益智玩具——汉诺塔(河内塔)
一、为什么讲“玩具”?人教版小学四年级《数学》上册课本第111页提到了“汉诺塔”,作为有益的思维训练材料。如下图:
人教版四年级《数学》上册第111页
二、“汉诺塔”的由来详见百度百科“汉诺塔”:
汉诺塔(益智玩具)_百度百科 (baidu.com)
https://baike.baidu.com/item/汉诺塔/3468295?fr=aladdin
源自印度的古老传说。
“
在世界中心贝拿勒斯(在印度北部)的圣庙里,一块黄铜板上插着三根宝石针。印度教的主神梵天在创造世界的时候,在其中一根针上从下到上地穿好了由大到小的64片金片,这就是所谓的汉诺塔。
不论白天黑夜,总有一个僧侣在按照下面的法则移动这些金片:一次只移动一片,不管在哪根针上,小片必须在大片上面。
僧侣们预言,当所有的金片都从梵天穿好的那根针上移到另外一根针上时,世界就将在一声霹雳中消灭,而梵塔、庙宇和众生也都将同归于尽。
“
三、本文意欲何为?1.制作动图,直观演示;
2.说说一般化的结论。
四、直观演示这部分鉴于“步骤数”和“时间”,只能演示“3片”、“4片”两种情况。
3阶汉诺塔动图:
3阶汉诺塔动图
3阶汉诺塔步骤:
3阶汉诺塔步骤
4阶汉诺塔动图:
4阶汉诺塔动图
4阶汉诺塔步骤:
4阶汉诺塔步骤
五、一般结论一个n(n取自然数,且n>0)阶汉诺塔,最少移动次数为:
n阶汉诺塔最少移动次数的一般结论
回到“传说”中:
64阶汉诺塔需移动:
2^64-1=18,446,744,073,709,551,615(次)
设每移动1次需要1秒,则需:
18,446,744,073,709,551,615÷86400≈213,503,982,334,601.29(天)
历法中:平年365天,闰年366天;
置闰规则约为:“4年1闰”、“400年97闰”、“3200年775闰”;
天文中:1回归年约为365.242193日。
213,503,982,334,601.29÷365.242193≈584,554,540,593.84(年)≈5,846(亿年)
地球存在至今不过45亿年,太阳系的预期寿命据说也就是数百亿年,断言五千多亿年后“世界灰飞烟灭”,似乎也算说对了。嘿嘿。
六、就此打住有缘再会。
汉诺塔玩具(图片来自网络)
汉诺塔玩具(图片来自网络)
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