炫智商---海盗分金问题
【题目】:5个海盗抢得100枚金币,他们按抽签的顺序依次提方案:首先由1号提出分配方案,然后5人表决,超过半数同意方案才被通过,否则他将被扔入大海喂鲨鱼,依此类推。每个海盗都是很聪明的人,都能很理智地做出判断,从而做出选择。
【问题】:第一个海盗提出怎样的分配方案才能使自己的收益最大化?
【答案】:
从后向前推,如果1至3号强盗都喂了鲨鱼,只剩4号和5号的话,5号一定投反对票让4号喂鲨鱼,以独吞全部金币。所以,4号惟有支持3号才能保命。
3号知道这一点,就会提出“100,0,0”的分配方案,对4号、5号一毛不拔而将全部金币归为已有,因为他知道4号一无所获但还是会投赞成票,再加上自己一票,他的方案即可通过。
不过,2号推知3号的方案,就会提出“98,0,1,1”的方案,即放弃3号,而给予4号和5号各一枚金币。由于该方案对于4号和5号来说比在3号分配时更为有利,他们将支持他而不希望他出局而由3号来分配。这样,2号将拿走98枚金币。
同样,2号的方案也会被1号所洞悉,1号并将提出(97,0,1,2,0)或(97,0,1,0,2)的方案,即放弃2号,而给3号一枚金币,同时给4号(或5号)2枚金币。由于1号的这一方案对于3号和4号(或5号)来说,相比2号分配时更优,他们将投1号的赞成票,再加上1号自己的票,1号的方案可获通过,97枚金币可轻松落入囊中。这无疑是1号能够获取最大收益的方案了!
答案是:1号强盗分给3号1枚金币,分给4号或5号强盗2枚,自己独得97枚。分配方案可写成(97,0,1,2,0)或(97,0,1,0,2)。
【那么,变一下题目】
【题目2】:5个海盗抢得100枚金币,他们按抽签的顺序依次提方案:首先由1号提出分配方案,然后5人表决,半数或者超过半数同意方案才被通过,否则他将被扔入大海喂鲨鱼,依此类推。每个海盗都是很聪明的人,都能很理智地做出判断,从而做出选择。
【问题】:第一个海盗提出怎样的分配方案才能使自己的收益最大化?
【答案】假设1、2、3号已被扔入海中,则4号的方案必为100、0,且必定通过。故5号在得到3号1个金币的情况下会坚决支持3号的方案。
3号的方案必为(99,0,1),且必定通过。故4号在得到2号1个金币的情况下会坚决支持2号的方案。
2号的方案必为(99,0,1,0),且必定通过。2号不能把给4号的1个金币给5号,5号未必坚定地支持2号的方案,因为3号必定通过的方案也能让他得到1个金币。为了万无一失的保命,2号必须选4号,且必定通过。故3号、5号在各得到1号1个金币的情况下会坚决支持1号的方案。
1号的方案必为(98,0,1,0,1),且必定通过。
故答案是:(98,0,1,0,1)。
【接下来,是大神们将变过后的题目推广,做出的解答。学霸们可以自行理解,小编的脑细胞已经全数战亡。】
【题目推广】有X(1=<X=<202)个海盗,100颗宝石,其它规则同上。
则1号海盗的最大化收益 Y=101-((X+1)/2所得数取整)。
(当X=201及X=202时,1号海盗的最大化收益为0,但可保命。)
Z(2=<Z=<X)号海盗的收益:Z为奇数时收益为 1, Z为偶数时收益为 0 。
对于X>202时情况,可先在X=500个的情况下进行讨论,然后再作推广。
依然是使用倒推法。
203号海盗必须获得102张赞成票,但他无法用100个宝石收买到101名同伙的支持。因此,无论203号提出什么样的分配方案,他都注定会被扔到海里去喂鱼。
204号海盗必须获得102张赞成票,203号为了能保住性命,就必须让204号的方案通过,避免由203号自己来提出分配方案,所以无论204号海盗提出什么样的方案,都可以得到203号的坚定支持。这样204号海盗就可以保命:他可以得到他自己的1票、203号的1票、以及用100个宝石收买到的100名同伙的赞成票,刚好达到所需的半数支持。能从204号那里获得1个宝石的海盗,必属于按照202号海盗的方案将一无所获的那102名海盗之列。
205号海盗必须获得103张赞成票,但他无法用100个宝石收买到102名同伙的支持。因此,无论205提出什么样的分配方案,他都注定会被扔到海里去喂鱼。
206号海盗必须获得103张赞成票,他可以得到205号的坚定支持,但他无法用100个宝石收买到101名同伙的支持。因此,无论206号提出什么样的分配方案,他都注定会被扔到海里去喂鱼。
207号海盗必须获得104张赞成票,他可以得到205号和206号的坚定支持,但他无法用100个宝石收买到101名同伙的支持。因此,无论207号提出什么样的分配方案,他都注定会被扔到海里去喂鱼。
208号海盗必须获得104张赞成票,他可以得到205号、206号、207号的坚定支持,加上他自己1票以及收买的100票,使他得以保命。从208号那里获得1个宝石的海盗,必属于那些按照204号方案将一无所获的那104名海盗之列。
眼下可以看出一条新的、此后将一直有效的规律:那些方案能通过的海盗(他们的分配方案全都是把宝石用来收买100名同伙,自己连1个宝石都得不到)相隔的距离越来越远,而在他们之间的海盗则无论提出什么样的方案都会被扔进海里。因此,为了保命,他们必会投票支持排在他们前面的海盗提出的任何分配方案。得以避免葬身鱼腹的海盗包括201、202、204、208、216、232、264、328、456号,
即200+1、200+2、200+4、200+8、200+16、200+32、200+64、200+128、200+256。即200+2的0次幂,200+2的1次幂,200+2的2次幂,200+2的3次幂,200+2的4次幂,200+2的5次幂,200+2的6次幂,200+2的7次幂,200+2的8次幂,
即其号码等于200加2的某次幂。
【对本题作更一般的推广】
有X个海盗,A 颗宝石,其它规则同上。
当X=<2A+2时,
则1号海盗的最大化收益Y=A+1-((X+1)/2所得数取整)。
(当X=2A+1及X=2A+2时,1号海盗的最大化收益为0,但可保命。)
Z号(2=<Z=<X)海盗的收益:Z为奇数时收益为 1, Z为偶数时收益为 0 。
当X>2A+2时,
若X=2A+2的B次幂,则1号海盗可保命,但无收益。其他海盗的收益情况由前面讨论可知有规律,但海盗的编号不固定,对它们的表述省略。
若X不等于2A+2的某次幂,设B=b是能使(X>2A+2的B次幂)成立的最大B,则(X+1-(2A+2的b次幂))号海盗可保命,但无收益。之前的海盗都会被扔到海里去喂鱼。之后的海盗的收益情况由前面讨论可知有规律,但海盗的编号不固定,对它们的表述省略。
【题目】:5个海盗抢得100枚金币,他们按抽签的顺序依次提方案:首先由1号提出分配方案,然后5人表决,超过半数同意方案才被通过,否则他将被扔入大海喂鲨鱼,依此类推。每个海盗都是很聪明的人,都能很理智地做出判断,从而做出选择。
【问题】:第一个海盗提出怎样的分配方案才能使自己的收益最大化?
【答案】:
从后向前推,如果1至3号强盗都喂了鲨鱼,只剩4号和5号的话,5号一定投反对票让4号喂鲨鱼,以独吞全部金币。所以,4号惟有支持3号才能保命。
3号知道这一点,就会提出“100,0,0”的分配方案,对4号、5号一毛不拔而将全部金币归为已有,因为他知道4号一无所获但还是会投赞成票,再加上自己一票,他的方案即可通过。
不过,2号推知3号的方案,就会提出“98,0,1,1”的方案,即放弃3号,而给予4号和5号各一枚金币。由于该方案对于4号和5号来说比在3号分配时更为有利,他们将支持他而不希望他出局而由3号来分配。这样,2号将拿走98枚金币。
同样,2号的方案也会被1号所洞悉,1号并将提出(97,0,1,2,0)或(97,0,1,0,2)的方案,即放弃2号,而给3号一枚金币,同时给4号(或5号)2枚金币。由于1号的这一方案对于3号和4号(或5号)来说,相比2号分配时更优,他们将投1号的赞成票,再加上1号自己的票,1号的方案可获通过,97枚金币可轻松落入囊中。这无疑是1号能够获取最大收益的方案了!
答案是:1号强盗分给3号1枚金币,分给4号或5号强盗2枚,自己独得97枚。分配方案可写成(97,0,1,2,0)或(97,0,1,0,2)。
【那么,变一下题目】
【题目2】:5个海盗抢得100枚金币,他们按抽签的顺序依次提方案:首先由1号提出分配方案,然后5人表决,半数或者超过半数同意方案才被通过,否则他将被扔入大海喂鲨鱼,依此类推。每个海盗都是很聪明的人,都能很理智地做出判断,从而做出选择。
【问题】:第一个海盗提出怎样的分配方案才能使自己的收益最大化?
【答案】假设1、2、3号已被扔入海中,则4号的方案必为100、0,且必定通过。故5号在得到3号1个金币的情况下会坚决支持3号的方案。
3号的方案必为(99,0,1),且必定通过。故4号在得到2号1个金币的情况下会坚决支持2号的方案。
2号的方案必为(99,0,1,0),且必定通过。2号不能把给4号的1个金币给5号,5号未必坚定地支持2号的方案,因为3号必定通过的方案也能让他得到1个金币。为了万无一失的保命,2号必须选4号,且必定通过。故3号、5号在各得到1号1个金币的情况下会坚决支持1号的方案。
1号的方案必为(98,0,1,0,1),且必定通过。
故答案是:(98,0,1,0,1)。
【接下来,是大神们将变过后的题目推广,做出的解答。学霸们可以自行理解,小编的脑细胞已经全数战亡。】
【题目推广】有X(1=<X=<202)个海盗,100颗宝石,其它规则同上。
则1号海盗的最大化收益 Y=101-((X+1)/2所得数取整)。
(当X=201及X=202时,1号海盗的最大化收益为0,但可保命。)
Z(2=<Z=<X)号海盗的收益:Z为奇数时收益为 1, Z为偶数时收益为 0 。
对于X>202时情况,可先在X=500个的情况下进行讨论,然后再作推广。
依然是使用倒推法。
203号海盗必须获得102张赞成票,但他无法用100个宝石收买到101名同伙的支持。因此,无论203号提出什么样的分配方案,他都注定会被扔到海里去喂鱼。
204号海盗必须获得102张赞成票,203号为了能保住性命,就必须让204号的方案通过,避免由203号自己来提出分配方案,所以无论204号海盗提出什么样的方案,都可以得到203号的坚定支持。这样204号海盗就可以保命:他可以得到他自己的1票、203号的1票、以及用100个宝石收买到的100名同伙的赞成票,刚好达到所需的半数支持。能从204号那里获得1个宝石的海盗,必属于按照202号海盗的方案将一无所获的那102名海盗之列。
205号海盗必须获得103张赞成票,但他无法用100个宝石收买到102名同伙的支持。因此,无论205提出什么样的分配方案,他都注定会被扔到海里去喂鱼。
206号海盗必须获得103张赞成票,他可以得到205号的坚定支持,但他无法用100个宝石收买到101名同伙的支持。因此,无论206号提出什么样的分配方案,他都注定会被扔到海里去喂鱼。
207号海盗必须获得104张赞成票,他可以得到205号和206号的坚定支持,但他无法用100个宝石收买到101名同伙的支持。因此,无论207号提出什么样的分配方案,他都注定会被扔到海里去喂鱼。
208号海盗必须获得104张赞成票,他可以得到205号、206号、207号的坚定支持,加上他自己1票以及收买的100票,使他得以保命。从208号那里获得1个宝石的海盗,必属于那些按照204号方案将一无所获的那104名海盗之列。
眼下可以看出一条新的、此后将一直有效的规律:那些方案能通过的海盗(他们的分配方案全都是把宝石用来收买100名同伙,自己连1个宝石都得不到)相隔的距离越来越远,而在他们之间的海盗则无论提出什么样的方案都会被扔进海里。因此,为了保命,他们必会投票支持排在他们前面的海盗提出的任何分配方案。得以避免葬身鱼腹的海盗包括201、202、204、208、216、232、264、328、456号,
即200+1、200+2、200+4、200+8、200+16、200+32、200+64、200+128、200+256。即200+2的0次幂,200+2的1次幂,200+2的2次幂,200+2的3次幂,200+2的4次幂,200+2的5次幂,200+2的6次幂,200+2的7次幂,200+2的8次幂,
即其号码等于200加2的某次幂。
【对本题作更一般的推广】
有X个海盗,A 颗宝石,其它规则同上。
当X=<2A+2时,
则1号海盗的最大化收益Y=A+1-((X+1)/2所得数取整)。
(当X=2A+1及X=2A+2时,1号海盗的最大化收益为0,但可保命。)
Z号(2=<Z=<X)海盗的收益:Z为奇数时收益为 1, Z为偶数时收益为 0 。
当X>2A+2时,
若X=2A+2的B次幂,则1号海盗可保命,但无收益。其他海盗的收益情况由前面讨论可知有规律,但海盗的编号不固定,对它们的表述省略。
若X不等于2A+2的某次幂,设B=b是能使(X>2A+2的B次幂)成立的最大B,则(X+1-(2A+2的b次幂))号海盗可保命,但无收益。之前的海盗都会被扔到海里去喂鱼。之后的海盗的收益情况由前面讨论可知有规律,但海盗的编号不固定,对它们的表述省略。