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开关管灯的设计逻辑 精选

已有 10626 次阅读 2013-3-1 12:23 |个人分类:智力|系统分类:科普集锦| 设计, 游戏, 开关

研究生院的张同学在家里装了三个开关,各处都能随意开关同一盏灯。心中得意,便在封闭论坛上出了道题来考我们。

 

我一听,很牛逼地回说:“这问题我在中学时就考虑过。答案是:在串行的线路上,两头各一个单刀双掷的开关中间是两条并行线路,只要在中间加双刀双掷的开关改变并行线路的连接,有多少都行,每个都能单独控制灯光。用有限自动机的状态图来说明这个问题,虽然是牛刀小用,但大约也能说得清。”

 

下午买东西回来,上网一看,找茬来了:“请证明,不能用多于2个单刀双掷开关(Single Post Double Throw, SPDT)来实现电灯电路。”原来这才是真正的问题!

 

本以为给了个实现,再扣上“有限自动机的状态图”大帽子就能蒙过去,谁知这个美国电机博士,每年都参加电子线路比赛得奖的家伙,也不是个省油的灯。

 

沿着有限自动机的状态图的思路想一下,这牛刀太大了,用它解题纯粹给自个儿找不痛快。他是狡猾地挖坑,狡猾的人都不好忽悠。

 

找来原来的帖子看了两遍,蒙到他的思路了。这说的是在几种开关的有限制选择中,最小实现的问题。不用牛刀了,用逻辑在这里列出来。

 

1. 先缩小考虑范围。要每个开关都能控制,若有与开关并联的线,它就管不着了,有电断不开,就没戏了。所以这个开关系统必须是串联的。串联,单掷开关肯定不行。一个断开了其他的也没戏。这“开关”只有两种控制状态,必须是“双掷”的开关了。

 

2. 再列出开关的功能。解的集合必须在串联的双掷开关系统里。双掷的开关,最简单的是单刀双掷(SPDT),其次是双刀双掷(DPDT)。SPDT一头单线端,一头双线端,开关转换单线端与双线端其一的连接。DPDT可以翻转进出各两条线之间的连接。

 

3. 考虑从火线端到灯泡间的串连系统。SPDT在这串连的线路中,单线端只能接在系统一根线且必须是带电的串连线路中,不然就无法将电通往后面,所以它必须是第一个,接火线。双线端只能接在线路至多两条线的线路中,多了线,就不受这开关控制。再有一个SPDT双线端接在线路后,另一端是单线端,它的状态不带电时就无法让后面的开关来开灯,所以它只能是系统的最后一个,接灯泡。因此在这串连系统中最多只能有两个SPDT开关,在两开关间有两并行线。第一个SPDT控制火线接往两并行线的哪一根,第二个SPDT控制将电灯线接向两并行线的其中一根。所以它们各自都能控制通断。

 

4. 如果考虑多于两个开关的实现,按上面分析,就只能加在这两个SPDT开关的线路之间了。因为在这之间是两条并联的线路,两条线互斥的通电状态,被头尾两个开关用来控制电灯,所以只能用DPDT开关,在这串连系统中,翻转换这两根并行线的连接。因为其中的每一个,都能将这两根并行线的带电状态,转换一下,所以也就都能参加控制。

 

至此,我已经对这个工程问题,用逻辑方法给出了唯一性的且可以实现的构造性证明。

 

 

答完后,我也在论坛上贴个简单,但要求逻辑上说明白的题目。这是一个面试会计师的难题。看看大家能不能沿着这故事的算法正面准确地指出这30元计算错在哪里,在这里出现的所有数字该怎么平衡

 

3个人投宿住一间房,一晚30元。各人掏了10元共30元交账。那天优惠,只要25元,老板拿出5元让服务生退还,服务生藏起2元,把剩下的3元给了那三人,每人分到1元。这样,一开始每人掏了10元,现在又退回1元,每人只花了9元钱,3 X 9 = 27 + 服务生藏起的2=29元,还有一元钱去了哪里?

 

答案在两天内贴在这个更新帖子的后面。

 

【通知】

上个帖子的解答已经贴到《生活中的数学问题争论(含解答)》的更新中,其中含有如何理解数学概念、应用逻辑和数学意义的议论,请点击下面

http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=826653&do=blog&id=665454

 

【解答】贴于评论[21],点击4170时

谁都知道那面试难题是忽悠,但难点不在于知道是偷换概念,而是要你准确指出错在哪里。这财会面试的考题,看是不是能很快查出猫腻来。会计做帐最重要的是明白什么是收入,什么是支出,然后收支平衡。

 

要正面回答这30元是怎么回事,就要说出这30元在收支表中是怎么平衡的。很明显这必须含有那5元的优惠。

 

所以这个直接与30元平衡的式子是:3x(10-1)+5-2 = 30

 

题目中的错误是服务生的那2元不该加进去,而是要减去,还要加上折扣的5元才能得到平衡式。

 



https://blog.sciencenet.cn/blog-826653-666190.html

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