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游戏对策问题因常与智力游戏相结合,因此具有很大的趣味性.又由于解题方法灵活,技巧性强,所以对开阔解题思路,提高分析问题解决问题的能力是很有益处的。 例1 在一个3×3的方格纸中,甲乙两人轮流(甲先)往方格纸中填写1、3、4、5、6、7、8、9、10九个数中的一个,数不能重复.最后甲的得分是不计中间行的上下两行六个数之和,乙的得分是不计中间列的左右两列六个数之和,得分多者为胜.请你为甲找出一种必胜的策略。
分析: 把题中的九个格标上字母:a、b、c、d、e、f、g、h、
甲的得分为:a+b+c+g+h+i
=(a+c+g+i)+(b+h);
乙的得分为:a+d+g+c+f+i
=(a+c+g+i)+(d+f)
要想使甲的得分高于乙的得分,必须且只需使b+h>d+f.要想使b+h>d+f,甲有两种策略:一是增强自己的实力——使b、h格内填的数尽可能地大;二是削弱对方的实力——使d、f格内填的数尽可能地小.下面分两种情况进行讨论:取胜的总策略是“增强自己,削弱对方”两者兼顾。
为了使叙述方便起见,我们分别用(甲2)和(a5)分别表示“甲第二轮”和“在a处填数字5”,其余如(乙1),(甲1,b10)等含义类同。
一、甲首先使b、h处填的数尽可能大.譬如,(甲1,b10)。
1.乙为了不输,(乙1)必须在h处填数.(否则,即如(乙1)不在h处填数,(甲2)在h处填余下来的最大数后,无论(乙2)怎么填,最后总有b+h≥10+8=18>16=9+7≥d+f,甲胜).这样,必须(乙1,h1).(乙当然在h处填最小数)
2.(甲2)不能在d处或f处填数.(否则,如(甲2,dx),x为任一数,则(乙
2)在f处填余下来的最大数后,即有d+f≥3+9=12>11=10+1=b+h,乙胜).当
然(甲2)填9,譬如(甲2,eg).(以后,只要甲不填错,即只要把余下数中的最小者填入d或f,就不会输了)
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3.显然,(乙2,d8),乙就不会输了.因此不分胜负(此时(甲3)必须(f3))。
同样,若(甲1,h10),只要乙应对正确,乙就不会输。
因此,只有
二、甲首先使d、f处填的数尽可能小(才有可能必胜).譬如,(甲1,d1)。
1.若(乙1)不在f处填数时,(甲2)在f处填余下来的最小数,则最后必有
b+h≥3+5=8>5=1+4≥d+f,甲胜。
2.若(乙1,f10)(乙当然在f处填最大数),则(甲2,b9),最后必有
b+h≥9+3=12>11=1+10=d+f,甲胜.
因此,只要(甲1,d1),且以后甲每次应对正确,则甲必胜。
解:甲第一轮采用削弱对方策略,把1填入d格(或f格)内,以后无论乙怎样填,甲第二轮“随机应变”,只要把尽可能大的数填入b或h格内,或者把尽可能小的数填入f格(或d格)内(在乙没有在f或d格内填数的情况下),甲都能获胜。 例2 在4×4的方格纸上有一粒石子,它放在左下角的方格里.甲乙二人玩游戏,由甲开始,二人交替地移动这粒石子,每次只能向上、向右或向右上方移动一格,谁把石子移到右上角谁胜.问甲能取胜吗?如果要取胜,应采取什么办法?
分析 见右图,采用倒推法.甲要取胜,就必须使乙在移动最后一次石子后,石子落在再移动一次就能移到右上角的那些方格中,即
在这三个方格之一的方格只有和,即和.而移动一次石子,石子必定落必须由甲来占领。
这样,如一开始分析的那样,就必须使乙在某一次移动石子后,石子落在再移动一次就能移到或的那些方格中,即.而从哪些方格(除了和外)
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.因此甲第一次移动石子就中移动一次石子,石子必定落在
必须把石子从左下角移到中。 之一中呢?只有用
这样,所有的格子被分成“胜位”()和“负位”().自然,上图中的
和 也是负位.即,谁占据胜位,谁将获胜(若此后他不失误);谁占负位,谁将失败(若此后对方不失误)。
解:由以上的分析和上图知,甲要取胜,必须向右上走一格.然后,乙如果向上走,甲也向上走;乙向右走,甲也向右走;乙向右上走,甲也向右上走.总之,甲走完第一步以后,乙朝哪个方向走,甲就朝哪个方向走,这样甲就能取胜。
如果是5×5的方格,甲要取胜,应采取怎样的策略呢?
根据例2的分析,我们仍用 表示胜位,表示负位,如右图所示.因此,先移动石子者必输——第一次他只能把石子移动到负位。
例3 甲乙两人玩下面的游戏:有两堆玻璃球,一堆8个,另一堆9个,甲乙两人轮流从中拿取,每次只能从同一堆中拿,个数(>0)不限.规定拿到最后一个球的人为输.问如果甲先拿,他有无必胜的策略?
分析 解这类题的一个常用的方法是从简单的情形讨论起,逐渐找出规律或找出解来。
为了便于叙述,我们用(m,n)表示两堆球,其中一堆有m个,另一堆有n个。
我们从最简单的情况(1,0)开始讨论。
显然,谁拿过球后两堆球成为(1,0)的状况,则对方必败,因为此时对方只有唯一的一种选择——拿走最后一个球.因此(1,0)是胜位,即谁造成这个局面谁必胜.把这种情形简记为
①(1,0),胜位。
②(a)(n,0),负位,其中n>1;
(对方只需在n个球的那堆中拿走n—1个,对方就造出(1,0)局面,因而对方胜)。
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显然,(b)(1,1),负位;
(c)(n,1),负位,其中n>1。
(对方只需在n个球的那堆中的球全拿走,就造出(1,0)局面.)此外,
③(2,2),胜位.(对方拿走1个变(2,1),即②(c)中的情形;拿走2个变(2,0),即②(a)中的情形.对方均负).因此
④(n,2),负位,其中n>2。
(对方只需在n个球的那堆中拿走n—2个,对方就占据了胜位(2,2).)
与③类似,有
⑤(3,3),胜位.(对方一次拿走任意多个后必变为②(a),②(c),④三种负位之一.)因此
⑥(n,3),负位,其中n>3。
(对方只需在n个球的那堆中拿走n—3个,对方就占据了胜位(3,3).)还有
⑦(4,4),胜位.(对方一次拿走任意多个后必变为②(a),②(c),④,⑥四种负位之一.)因此
⑧(n,4),负位,其中n>4。
(对方只需在n个球的那堆中拿走n—4个,对方就占据了胜位(4,4).)如此等等,
因此,当两堆球的个数相等但不等于1,或只有一堆球,其中只有一个球时,先拿的必输;当个数不相等但不是(1,0),或两堆各有1个球时,先拿的必胜(当为(n,0)时,拿走n-1个球;当为(n,1)时,拿走n个球;否则,从多的一堆中拿走一些,使两堆个数相等)。
解:如果甲先拿,甲有必胜的策略.甲的具体做法是:从9个球的那一堆中拿1个,使两堆球数相等,都是8个。
此后,乙从一堆中拿球,甲就从另一堆中拿.如果乙把一堆中的球全拿走,那么甲就比乙少拿一个即可(即就剩下一个球);如果乙使得一堆球就剩下一个球,那么甲就把另一堆球都拿走;否则,当乙拿几个时,甲也拿同样多的个数.在前两种情形,因为只剩下一堆球,而且这堆中只有一个球,因此乙必输;在后一种情形两堆球的个数相同,只是比原来少了。
这样,如果每次都是后一种情形,那么甲总能使得乙面临两堆各有2个球的局面.这时,乙只有两种选择:拿2个或拿1个,然后,甲拿1个或拿2个,乙也必输。
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说明:我们也可用例2的分析中的思考方法来解这道题。
先如右图画一表格.其中有“*”的格子表示两堆球的个数分别为3和5.这个方格记为(3,5)(第四行第六列).显然.(5,3)(第六行第四列)的含义与(3,5)一样(行、列分别为从下到上、从左到右编序).我们的问题转化为:
在(8,9)格中有一石子(即“有两堆玻璃球,一堆8个,另一堆9个”),甲乙两个轮流移动石子(即“甲乙两人轮流从中拿球”),每次只能向下或向左移动(即“每次只能从一堆中拿”),格数不限(即“个数不限”).规定把石子移到(0,0)格(即左下角)的人为输(即“规定拿到最后一个球的人为输”).问如果甲先移(即“甲先拿”),他有无必胜的策略?
按照例2分析中的思路,我们把解答填在右面的表格里,其中的“+”、“-”分别表示该格为“胜位”和“负位”.如,(1,0)格中的“+”表示谁把石子移动到这一格即会胜.在表格中除了(1,0),(0,1)是胜位外,其余所有的胜位为(n,n),n=2,3,4,?.而(8,9)格是负位.因此,开始时石子在(8,9)格中时,如甲先移,甲有必胜的策略,即甲必胜——把石子移到一个标有“+”的格子,即移到(8,8)格中.此时,无论乙怎样移动石子(只要按规定移),他必把石子移到负位.接着,甲又能把石子移到胜位,?.最后,甲必能把石子移到(1,0)格或(0,l)格.因此甲必胜。
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