因式分解有妙用（砝碼稱重問題）如果天平兩端都允許放砝碼，并且假定所有的砝碼都是整數(shù)克。為了稱出從 1 克到 40 克 所有整數(shù)克 的物品，zui少需要幾個砝碼？
感興趣的讀者不妨自己先試著想想，再往下看。
秘密在于 3 的冪 砝碼說起來這個問題歷史還算是挺悠久的。據(jù)《數(shù)學游戲與欣賞》（ [英] 勞斯·鮑爾 [加] 考克斯特 ，楊應辰等 譯），這個問題被稱作巴協(xié) （Bachet） 砝碼問題；而據(jù)《數(shù)學聊齋》（王樹禾），該問題至少可追溯到 17 世紀法梅齊里亞克 （Meziriac, 1624） 。他們給出的答案是：
zui少需要 4 個砝碼，規(guī)格分別為 1 克、3 克、9 克和 27 克。
例如，為了稱出 2 克的物品，我們只需在天平端放 3 克砝碼，在另端放上 1 克的砝碼；而要稱出 7 克的物品，則可以在端放上 1 克和 9 克的砝碼，另端放上 3 克的砝碼。
類似地，要稱出 1 克到 4 克中所有整數(shù)克的物品，只需要 2 個砝碼；要稱出 1 克到 13 克中所有整數(shù)克的物品，則只需要 3 個砝碼；要稱出 1 克到 121 克中所有整數(shù)克的物品則要 5 個砝碼，它們分別是 1 克、3 克、9 克、27 克和 81 克，如此等等。
也許有人已經(jīng)心領神會了，但是如果就此滿足而匆匆離去的話，可能就錯失了個領略數(shù)學思想的機會——問題到這里并未結束??！例如，4 個砝碼究竟是不是zui少的？還有沒有其他的組合？對這些疑問的個*的分析和說明，是 19 世紀由麥克馬洪 （MacMahon） 給出的。下面就來領略下其中的思想吧，或許你會從中學到很多。
因式分解的妙用 假設有個重為 a 克的砝碼，那么用它自然能夠稱出 0 克和 a 克的物品。不過，如果虛設天平的某端為正的話，利用此天平和砝碼我們還能稱出 - a 克的物品——不妨規(guī)定把 a 克砝碼放在天平右側，將物品放在天平左側，由此可以稱出 a 克的物品；但若把 a 克砝碼放在天平左側，把物品放在天平右側，由此稱出的物品重量記作 - a。目前這樣種設想有點怪異，但這實際上和人類引入負數(shù)的思想是相同的。很快家便會發(fā)現(xiàn)，這種設定非常精妙地簡化了我們的計算和推導?，F(xiàn)在暫且把該砝碼能夠稱出的重量 - a，0，a 放個表達式中： 現(xiàn)在，假設有兩個不同規(guī)格的砝碼，分別重 a 克和 b 克（a < b）。按照上面的規(guī)定，我們可以稱出 - a - b ，- b，- a，a - b，0，b - a，a，b，a + b。例如，為了稱出 b - a，只需要把 b 克的砝碼放在右端，物品和 a 克的砝碼放在左端；按照上面的約定，如果天平平衡，物品就是 b - a 克。而要稱出 a - b， 則把 b 克砝碼放在左端，a 克砝碼和物品放在右端，如果平衡則物品是 a - b 克。同樣地，把這些數(shù)塞個表達式： 可以看到，它不是別的，正好是 的展開式。
另外，假設有 m 個同樣重為 a 克的砝碼，則可以稱出 - ma，- （m - 1）a，…，0，…，（m - 1）a，ma 克的物品。暫且按照上面的辦法，把這些數(shù)也塞個表達式中 ： 結合上面的分析，容易看出，如果有 m 個 a 克的砝碼，n 個 b 克的砝碼，等等，那么可以稱出物品的克數(shù)就是表達式 展開后出現(xiàn)過的那些 x 的冪數(shù)，而展開式中 x 的 i 次項系數(shù)就表示用給定的這組砝碼稱出 i 克物品的不同方法數(shù)。
如果要稱出 1 到 40 中所有的整克數(shù)，并且要求所用的砝碼盡可能少，我們自然希望這些砝碼能夠“物盡其用”，稱出的克數(shù)正好都是我們需要的克數(shù)，并且稱的方法都是*的。也就是說，上述表達式展開后應該恰好是 反過來，就是要把 還原成 的形式。
對這個式子行分解，共有八種不同的方案： 前四個式子展示了我們實際上是如何對原式行逐步分解的。它們的意義依次為：（1） 40 個 1 克的砝碼；（2） 1 個 1 克，13 個 3 克的砝碼 ；（3） 1 個 1 克，1 個 3 克以及 4 個 9 克的砝碼；（4） 1 個 1 克，1 個 3 克，1 個 9 克以及 1 個 27 克的砝碼。其中，四個分解式是zui基本的，它就是我們想要的答案。
當然我們還要說明，除了上面列舉的 8 種組合之外沒有其他的組合。這是個多少有些復雜的討論，不過我們可以就此為止了，因為上面的分解式看起來應該明顯含了所有可能的分解。zui少的那組已經(jīng)明擺著了，無須再說。家可以到 死理性派小組 參與更詳細的討論。 規(guī)格：1kg 等級：E2、F1、F2、M1 材質：無磁不銹鋼 （磁化率小于0.005 密度 7.94-7.96kg/dm3） 不銹鋼 （磁化率小于0.05 密度 7.9kg/dm3） 結構：實心整體（調整腔） 形狀：圓柱型 尺寸：直徑48mm,高度82mm 裝：塑盒 M1級鍍鉻： 45#鋼鍍硬鉻（非裝飾鉻） M1級不銹鋼：不銹鋼2Cr13 F1F2級不銹鋼：不銹鋼無磁，磁化率≤0.05密度：=7.85g/cm3 OIML砝碼公差表：1kg M1（50mg） F2（16mg） F1（5.0mg） 咨詢：江曉 ：314530281 ：314530281 ：http://www.cp1sa.cn/ 公司地址：上海1mg-10kg砝碼組合,松江區(qū)九亭街1382弄51號 咨詢！實潤專業(yè)為您解決各類砝碼難提 |
