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01
没有单选格,怎样继续推理?
甲、乙、丙、丁四人各拿红、蓝、绿、黄中的一种颜色。每人一色,每色恰好一人。甲、乙都只能拿红或蓝;丙只能拿蓝或绿;丁只能拿绿或黄。问:能否确定每个人的颜色?如果再告诉你“甲拿红”,会怎样?
第1步 / 共6步:先列完整候选
人与颜色表:可=尚未排除,排=不可能,定=已确定,假=临时假设| 人 | 红 | 蓝 | 绿 | 黄 |
|---|
| 甲 | 可 | 可 | 可 | 可 |
|---|
| 乙 | 可 | 可 | 可 | 可 |
|---|
| 丙 | 可 | 可 | 可 | 可 |
|---|
| 丁 | 可 | 可 | 可 | 可 |
|---|
先列出所有格子;一一对应才是完整答案。
对应左侧四人四色原题
24种
先列完整候选
完全不加颜色限制时,共4×3×2×1=24种一一配对。16个格子不是16种配对。
“可”表示当前尚未排除;只有完成全部配对且核对所有条件,才算一个解。最后一步明确加入新条件“甲红”。
02
学习准备与适用范围
学习目标
- 把文字条件译成候选表、顺序关系和相邻关系。
- 在多个条件之间传递“不能”与“必须”。
- 作临时假设,找到明确矛盾后回退。
- 区分无解、唯一解、多解,并核查是否穷尽。
必要前置
理解“且、或、恰好一个、至少一个”,会不重不漏地排列少量对象。表中的一行是一个人,一列是一种颜色;本题的一一对应同时约束行与列。
适合人数、位置或类别有限的配对与排序问题。本页以同一约束表为主线,不把所有真假话、比赛推理笼统合并成一种技巧。S班为本项目的内容深度编排,不代表已核实的官方分班课纲。
03
为什么排除不会漏掉正确答案?
一、完整候选与逐步筛选
把满足最基本规则的完整安排集合记作 Ω。本题先取四个颜色的一一配对,Ω 有24种安排;如果条件为 C₁、C₂、…,答案集合就是 Ω 中同时满足全部条件的那些安排。每增加一个条件,只能保留或删去安排,不能凭空增加安排。
最终答案集合 = Ω ∩ C₁ ∩ C₂ ∩ …
这里 Cᵢ 也可理解成“满足第 i 条条件的安排集合”。表格只是这个集合的简便记录:划掉一格,表示所有含该配对的完整安排都不可能。不能只因“暂时没想到理由”就删格,也不能把保留的格子当成彼此独立的选择。
二、一一对应的传递
某行只剩一格,且题目保证每人必须选一种时,该格必须成立;确定一个配对后,同一行、同一列的其他格都排除。本题还有更强的组约束:甲乙两人只能用红蓝,两色被这两人全部占用,其他人不能再用红蓝。这个“组占用”也可用假设与矛盾证明。
一般地,k个人的所有候选只落在m种颜色中,若k>m,便不可能一一配对;若k=m,这m种颜色被该组占用,但组内每人拿哪一种仍可能不唯一。这里只讨论每色最多一人的模型;如果允许重复颜色,这条容量判断就要改变。
三、假设、矛盾与回退
- 选一个尚未确定的候选,记录为临时假设。
- 继续使用所有硬条件传递,不把临时结果写成已知。
- 若出现某人无色可选、同色被迫给两人、顺序成环等明确矛盾,排除该假设。
- 撤销只依赖该假设的临时推论,回到分支之前,再试其他候选。
一次矛盾只排除导致它的分支,不证明其他分支一定可行。所有分支都矛盾才是无解。没有发现矛盾,也不能直接宣布该分支成立;仍需完成安排并逐条核查。
四、如何证明唯一?
至少要给出一个满足全部条件的完整解,并证明其他可能都被排除。枚举分支时,分支必须互斥且穷尽,例如“丙蓝或丙绿”,不能漏掉原来允许的候选。最终0个解为无解,1个为唯一解,2个或更多为多解。
04
完整例题:配对与排序
本页例题和练习均为自拟教学题;所有解数另用穷尽枚举核对。
例题一 · 多约束传递与唯一性
四人四色,为什么原条件不能唯一?
甲乙丙丁各拿红蓝绿黄一色,每色恰好一人。甲、乙只能拿红或蓝;丙只能拿蓝或绿;丁只能拿绿或黄。求全部方案;再加“甲红”后求方案。
- 写候选:甲{红,蓝},乙{红,蓝},丙{蓝,绿},丁{绿,黄}。
- 假设丙蓝。蓝已被丙占用,甲乙都只能拿红,与红色仅给一人矛盾。因此丙不蓝,只能丙绿。
- 绿已给丙,丁只能丁黄。红蓝留给甲乙,允许两种交换。
- 原条件全部方案:甲红乙蓝丙绿丁黄;甲蓝乙红丙绿丁黄。除此之外没有方案,因为丙、丁均被强制,甲乙恰好只有两种一一配对。
- 新增“甲红”,第二个方案被排除。答案唯一:甲红、乙蓝、丙绿、丁黄。这条新条件不是原题隐含条件。
代回:四人各得一色且四列各一次;甲乙都在红蓝内,丙绿在蓝绿内,丁黄在绿黄内。两个原解都满足原题,而新增条件只保留一个。
例题二 · 结构变式:相邻约束与排序
甲在乙前,丙紧挨着排在丁前,乙不排最后
甲、乙、丙、丁四人排成一列,从左到右为第1至第4位。每人恰占一个位置。“甲在乙前”可以隔人;“丙紧挨着排在丁前”必须相邻。求顺序,并说明唯一性。
- 把丙丁视为内部顺序固定的一块 X。现在排甲、乙、X 三个对象,共6种。
- 甲必须在乙前,留下三种块顺序:甲乙X、甲X乙、X甲乙。此处不能把“在前”误当成“紧挨在前”。
- 展开成四人顺序:甲乙丙丁、甲丙丁乙、丙丁甲乙。后两种乙都在第4位,违反乙不最后。
- 只剩甲乙丙丁。核查甲第1在乙第2前;丙第3紧挨丁第4前;乙不最后。所有候选均已覆盖,因此唯一。
1 甲2 乙3 丙4 丁
若去掉“乙不排最后”,三种安排都可行。若把“丙在丁前”误读成相邻,压成一块会漏解,因此压块必须有相邻条件。
05
迁移练习:写全候选再判断
练习一 · 不要把多解强行补成唯一
甲乙丙各拿红蓝绿一色,每色恰好一人。甲不拿红,乙不拿蓝。列出全部方案。若再知丙不拿绿,是否唯一?
展开完整解析
甲只能蓝或绿。若甲蓝,乙可红或绿:得到①甲蓝乙红丙绿,②甲蓝乙绿丙红。若甲绿,乙不能蓝也不能绿,只能红:得到③甲绿乙红丙蓝。三种方案均符合原条件,所以原题3解。
新增丙不绿只排除①,还剩②③,仍有2解,不唯一。两分支覆盖甲的全部候选,各分支中乙和丙的选择也已列全。不能因为新增一条条件,就认定一定唯一。
练习二 · “在前”与“紧挨在前”
甲乙丙排成一列,三人各占一个位置。只知甲在丙前,列出全部顺序。再补充乙不在中间,剩几种?如果再要求丙在乙前呢?
展开完整解析
甲在丙前的全部顺序是:甲乙丙、甲丙乙、乙甲丙,共3种。甲丙之间可以有人,所以不能一开始就把甲丙捆成相邻块。
乙不在中间,排除甲乙丙,剩甲丙乙、乙甲丙,共2种。再要求丙在乙前,只剩甲丙乙。逐条核查:甲第1在丙第2前,乙第3不在中间,丙第2在乙第3前。三条条件一起使用才唯一。
06
易错、边界与回顾
| 容易出错 | 应怎样判断 |
|---|
| 某格没被删,便认定它一定可行 | 它只在局部尚未被排除,可能无法扩展成完整解。 |
| 每行有一个选项便算成功 | 一一配对还要检查列不重复与全部附加条件。 |
| 假设失败后保留临时推论 | 撤销依赖该假设的推论,再试其他分支。 |
| 找到了一个答案就说唯一 | 证明其他全部候选不行,或列完全部解。 |
| 条件越多必定唯一 | 增加条件可能不改变解数,也可能仍多解,甚至无解。 |
| 把“或”自动读成“恰好一个” | 普通“或”可能允许同时成立,按题目定义翻译。 |
解题流程:定对象和基本规则 → 列完整候选 → 翻译每条条件 → 传递或假设 → 矛盾回退 → 列出全部完整解 → 代回并判断唯一性。
若没有“每色恰好一人”,同色可能允许重复,列排除和容量论证便不适用。若对象很多,手工表格可能过大;方法仍成立,但不能声称“画一张表就一定很快”。
07
逐章回看
完整文字稿默认可见;点击章标题定位到视频对应讲解。
四人各拿红、蓝、绿、黄中的一种,每人一色,每色恰好一人。先把所有候选列成表。
甲乙只能拿红或蓝,丙只能拿蓝或绿,丁只能拿绿或黄。划掉条件禁止的格子。
此时没有一行只剩一格。先假设丙拿蓝,用蓝色圆片标出这个临时选择。
蓝色已经给丙,甲乙都不能再拿蓝,只能同时拿红。
但红色只有一个,两人争同一色,违反每色恰好一人的条件。这个分支无解。
撤回假设,排除丙拿蓝。丙只能拿绿,丁就只能拿黄。
甲乙仍可交换红蓝,所以原条件有两个解。找到一个答案,不代表唯一。
如果再补充甲拿红,乙就拿蓝,才得到唯一解。最后把答案代回每一条条件。
列表保留可能,排除需要理由;假设遇到矛盾要回退,唯一性需要检查所有分支。
08
学习与图示说明
表中位置只表示人与颜色的配对,不表示距离、面积或概率。空心圆为临时假设,实心圆为已确定结果;文字标记同时说明状态,不只靠颜色区分。原理依据有限集合筛选、一一对应及穷尽枚举,本页不冒称题库或官方课纲来源。
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