视频字幕
我们面临一个有趣的计时问题:用3根火柴精准计时45秒。每根火柴都能燃烧60秒,但燃烧速度不均匀,这意味着火柴可能前半段烧得快,后半段烧得慢,或者相反。关键约束是不能掐断或划分火柴。我们的目标是找到一种方法,利用这3根火柴精准地计时45秒。
面对这个问题,我们可能会想到一些直观的方法,但它们都行不通。首先,我们不能将火柴掐断分段,这违反了题目条件。其次,简单的数学计算45除以60等于0.75也没用,因为火柴燃烧速度不均匀,我们无法准确控制燃烧的长度。第三,我们只能使用给定的火柴,不能借助其他计时工具。关键问题是:如何巧妙地利用燃烧速度不均匀这个特点来解决问题?
解决这个问题的关键在于理解双端燃烧原理。当火柴从一端点燃时,需要60秒才能完全燃烧。但是,如果我们同时从两端点燃火柴,燃烧时间就会减半,变成30秒。这个原理非常重要:无论火柴的燃烧速度如何不均匀,双端同时燃烧总是用时一半。这是因为两个火焰会在火柴中间某处相遇,而相遇的时间总是单端燃烧时间的一半。
现在我们来看完整的45秒计时方案。第一步:同时开始两个动作,将火柴1从两端点燃,这样它会在30秒内烧完;同时将火柴2从一端点燃,开始它的60秒燃烧过程。第二步:当火柴1完全烧完时,也就是30秒后,立即点燃火柴2的另一端。此时火柴2已经燃烧了30秒,还剩30秒的燃烧时间,但现在变成双端燃烧,所以剩余时间减半变成15秒。因此总的计时时间是30秒加15秒,正好等于45秒。
让我们验证一下这个方案的正确性。火柴1双端燃烧用时30秒,火柴2先单端燃烧30秒,再双端燃烧15秒,总计45秒,完全正确。第三根火柴可以作为备用,或用于其他计时需求。这个方法还可以拓展到其他时间:比如22.5秒可以通过15秒加7.5秒实现,67.5秒可以通过30秒加30秒再加7.5秒实现。解决这个问题的关键思维是利用双端燃烧原理,创造出新的时间单位,从而组合出目标时间。这种思维方式在很多逻辑推理问题中都非常有用。