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趣味數學智力題30(調車問題)

來源:網絡 2009-05-19 16:42:28

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  那時鐵路事業尚屬搖籃時代,還沒有引入復線、轉車臺與自動轉轍器。根據回憶錄的記載,下面的問題在當時頗有實用價值。提供我素材的那位好心女士說,"當年"她確曾有過親身經歷。

  這故事用她自己的話來說,就是"當我們到達那個常有列車經過的調車蛄時,看到那列特別快車癱在那里。列車長告訴我,大煙囪太熱了,而該處又缺乏水源,沒有辦法使蒸汽機正常運轉"。

  下圖畫出了那列特別快車與它的大煙囪。正在這時,另一列從韋巴克開來的火車逐漸逼近。必須想出一個辦法,使它通過拋錨的快車。

  圖中那四段分別標有A、B、C、D記號的鐵道只能容納一節車廂或一節機車。當然損壞的機車已經不能依靠本身的力量來開動,而必須像普通車廂一樣,被別的機車或推或拉。普通車廂可以單獨被推拉,也可以好多節連起來一起被推拉。牽引的機車可以用其前端拉車,就像平時用其后端拉車那樣。問題要求我們用最有效的辦法,讓從韋巴克開來的列車通過拋錨車子,而在它開過去之后,拋錨車子要完全按照老樣子停放在鐵路線上,朝向也不改變。所謂最有效的辦法,我們的意思是指來自韋巴克的機車需要轉換運動方向的次數力最小。

  在解決這個趣題時,可把鐵軌畫在紙上,再用厚紙板剪出一些籌碼,代表機車與普通車廂。

  【答案】自左至右,假定各節車廂與機車分別用A、B、C、D、E、F、G、H和I來表示,E是那輛出了故障的機車,F是那輛全力承擔一切工作的機車。本題可通過F的31次方向轉換得到解決。

  下面各段文字末尾括號中的數字代表這段中F的方向摶換次數。

  機車F直接開到機車E處,鉤住E,把它拉到D段(1)。

  F通過側線,鉤住D,把D拉到D段,同時把E推到右邊(3)。

  F通過側線,鉤住C,把C拉到D段,把D推到右邊(3)。

  F通過側線,鉤住B,把B拉到D段,把C推到右邊(3)。

  F通過側線,鉤住A,把A拉到D段,把B推到右邊(3)。

  F通過側線,開到右邊,將A推到B處,現在車廂ABCDEG已連到一起了(3)。

  F把ABCDEG拉到左邊,然后把G推到A段(2)。

  F把ABCDE拉到左邊,然后把它們推到右邊(2)。

  F單獨開到左邊,然后又開回來,鉤住G,把G拉到左邊(3)。

  F向右開,把G推到A。G與A鉤住后,F把所有車廂與機車拉到左邊(2)。

  F把H與I推到A、B段,然后把GABCDE拉到左邊,然后又把它們統統推到右邊(3)。

  F把G拉到左邊,開倒車,使G與H鉤住,把GHI拉到左邊,然后繼續它們的旅程(3)。

  另一列火車,機車在前,各節車廂保持著原先的順序,依然停在側線右邊的正線上。

 

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