题目内容
【题目】问题提出:
如图所示,有三根针和套在一根针上的若干金属片,按下列规则,把金属片从一根针上全部移到另一根针上.
a.每次只能移动1个金属片;
b.较大的金属片不能放在较小的金属片上面.
把个金属片从1号针移到3号针,最少移动多少次?
问题探究:为了探究规律,我们采用一般问题特殊化的方法,先从简单的情形入手,再逐次递进,最后得出一般性结论.
探究一:当时,只需把金属片从1号针移到3号针,用符号表示,共移动了1次.
探究二:当时,为了避免将较大的金属片放在较小的金属片上面,我们利用2号针作为“中间针”,移动的顺序是:
a.把第1个金属片从1号针移到2号针;
b.把第2个金属片从1号针移到3号针;
c.把第1个金属片从2号针移到3号针.
用符号表示为:,,.共移动了3次.
探究三:当时,把上面两个金属片作为一个整体,则归结为的情形,移动的顺序是:
a.把上面两个金属片从1号针移到2号针;
b.把第3个金属片从1号针移到3号针;
c.把上面两个金属片从2号针移到3号针.
其中(1)和(3)都需要借助中间针,用符号表示为:
,,,,,,.共移动了7次.
(1)探究四:请仿照前面步骤进行解答:当时,把上面3个金属片作为一个整体,移动的顺序是:___________________________________________________.
(2)探究五:根据上面的规律你可以发现当时,需要移动________次.
(3)探究六:把个金属片从1号针移到3号针,最少移动________次.
(4)探究七:如果我们把个金属片从1号针移到3号针,最少移动的次数记为,当时如果我们把个金属片从1号针移到3号针,最少移动的次数记为,那么与的关系是__________.
【答案】(1)当时,移动顺序为:(1,2),(1,3),(2,3),(1,2),(3,1),(3,2),(1,2),(1,3),(2,3),(2,1),(3,1),(2,3),(1,2),(1,3),(2,3).
(2),(3),(4)
【解析】
根据移动方法与规律发现,随着盘子数目的增多,都是分两个阶段移动,用盘子数目减1的移动次数都移动到2柱,然后把最大的盘子移动到3柱,再用同样的次数从2柱移动到3柱,从而完成,然后根据移动次数的数据找出总的规律求解即可.
解:(1)当时,把上面3个金属片作为一个整体,移动的顺序是:
(1,2),(1,3),(2,3),(1,2),(3,1),(3,2),(1,2),(1,3),(2,3),(2,1),(3,1),(2,3),(1,2),(1,3),(2,3).
故答案为:(1,2),(1,3),(2,3),(1,2),(3,1),(3,2),(1,2),(1,3),(2,3),(2,1),(3,1),(2,3),(1,2),(1,3),(2,3).
(2)解:设 是把n个盘子从1柱移到3柱过程中移动盘子之最少次数
n=1时,f(1)=1;
n=2时,小盘→2柱,大盘→3柱,小柱从2柱→3柱,完成,即
n=3时,小盘→3柱,中盘→2柱,小盘从3柱→2柱,大盘从1柱→3柱,小盘从2柱→1柱,中盘从2柱→3柱,小盘从1柱→3柱,完成.
[用种方法把中、小两盘移到2柱,大盘3柱;再用 种方法把中、小两盘从2柱3柱,完成],
故答案为:
(3)由(2)知:
故答案为:
(4)
故答案为: