书城教材教辅中学理科课程资源-漫话数学故事
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第40章 耳朵好还是眼睛好?

文体委员最近学到一个游戏,叫大家“娱乐娱乐”,他要我们从每个小组中选出一名“爱动脑筋的人”,大家经过酝酿和推荐,选出了四位同学。文体委员请他们竖排成一行。

委员手持六顶帽子,大家都看到,那是三顶红的,二顶蓝的,一顶黄的,当然,四个准备大动脑筋的人也看到了。随后,委员请四人闭起眼睛,给他们每人戴了一顶帽子,余下两顶藏起来。然后他就发出睁眼的命令。于是出现了这样一种情景:四人都看不到自己头上所戴帽子的颜色,但后面的人能看到前面人戴的帽子,站在最前面的一人却一顶也看不见。

文体委员问最后一个人:“你戴的帽子是什么颜色?”他想了想说:“不知道。”文体委员又问前面一个人,他也回答说不知道,接着再问更前面一人,仍说不知道,可是,当问到最前面那位同学时,他却正确地说出了自己帽子的颜色。于是文体委员宣布:四个人都能得到爱动脑筋合格证。

假定自前而后四人分别叫做甲、乙、丙、丁。我们知道,他们每人的回答都有“知”与“不知”两种可能。以丁来说,只有当他看到前面三人的帽色是二蓝一黄时,才能断定自己帽子为红色,回答“知道”。此时丙也能判断出自己帽色,因为当他听到丁说“知道”后,立刻就能根据甲乙两人的帽色来判断自己的帽色:如果甲、乙二人所戴为二蓝,那末他就是黄,如果甲乙两人是一蓝一黄,则他就是蓝。那末乙怎样判断呢?他面临两种可能:当他听到丁、丙都回答“知道”后,若看到甲为黄帽,则自己必是蓝帽,也能回答“知道”,如果他看到甲为蓝帽,则自己帽色不定,就应回答“不知道”。再来看甲,现在他的条件非常优越,他可以毫不犹豫地报“知道”,因为如果他听到乙报“知道”,那么甲帽为黄色,如果听到乙报“不知道”,则甲帽为蓝色。

我们再来分析另一种情况,就是丁说“不知道”这种情况。丁什么情况下不能确定自己的帽色呢?唯有当他看到前面三人中至少有一人是红帽的时候。丙听到丁“不知道”的回答后,就应立刻看一下前面二人中有无红帽,若前面二人中没有戴红帽的,那末他的帽子必是红色,丙应回答“知道”,若前面二人中有戴红帽的,则自己的帽色就不定,丙应回答“不知道”。此时乙的情况略为复杂。(1)如果乙听到丁报的是“不知道”而丙报的是“知道”:若甲帽为黄,则乙知自己帽色为蓝,乙回答“知道”;若甲帽为蓝,则乙应回答“不知道”。(2)如果乙听到的是丁报“不知道”而丙也报“不知道”呢?此时仍有两情况:若甲帽非红,则乙帽必是红色,报“知道”;若甲帽红色,则乙报“不知道”。甲会遇到四种情况:(1)丁“不知”、丙“知”、乙“知”时,甲帽为黄;(2)丁“不知”、丙“知”、乙“不知”时,甲帽为蓝;(3)丁“不知”、丙“不知”、乙“知”时,甲“不知”;(4)丁“不知”、丙“不知”、乙“不知”时,甲帽为红。

我们的甲同学在游戏中遇到的是最后一种情况,他经过分析后回答自己帽子是红色的。从表面上看来,能够看到前面同学帽色的乙、丙、丁反而不知道自己戴的什么帽子,而甲看不到别人帽色,仅仅根据别人的回答就能知道自己的帽色,岂不说明耳朵的作用比眼睛还大?可是我们不妨反问一句:假如没有丁、丙、乙的眼观、耳听、嘴讲,甲的耳朵能起这么大的作用吗?

事后有人问我:“你认为这个游戏的意义在哪里?”我说:“它介绍了一种重要的论证方法。”