邏輯推理問題的三種常用解題方法

2021-02-19 i小學數學

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【例1】小王、小張和小李一位是工人,一位是農民,一位是教師,現在只知道:小李比教師年齡大;小王與農民不同歲;農民比小張年齡小。問:誰是工人?誰是農民?誰是教師?

分析與解:由題目條件可以知道:小李不是教師,小王不是農民,小張不是農民。由此得到左下表。表格中打「√」表示肯定,打「×」表示否定。

因為上表中,任一行、任一列只能有一個「√」,其餘是「×」,所以小李是農民,於是得到右上表。

因為農民小李比小張年齡小,又小李比教師年齡大,所以小張比教師年齡大,即小張不是教師。因此得到左下表,從而得到右下表,即小張是工人,小李是農民,小王是教師。

【例2】

劉剛、馬輝、李強三個男孩各有一個妹妹,六個人進行桌球混合雙打比賽。事先規定:兄妹二人不許搭伴。

第一盤:劉剛和小麗對李強和小英;

第二盤:李強和小紅對劉剛和馬輝的妹妹。問:三個男孩的妹妹分別是誰?

分析與解:因為兄妹二人不許搭伴,所以題目條件表明:劉剛與小麗、李強與小英、李強與小紅都不是兄妹。由第二盤看出,小紅不是馬輝的妹妹。將這些關係畫在左下表中,由左下表可得下表。

劉剛與小紅、馬輝與小英、李強與小麗分別是兄妹。

【例3】

甲、乙、丙每人有兩個外號,人們有時以「數學博士」、「短跑健將」、「跳高冠軍」、「小畫家」、「大作家」和「歌唱家」稱呼他們。此外:

  (1)數學博士誇跳高冠軍跳得高;

  (2)跳高冠軍和大作家常與甲一起去看電影;

  (3)短跑健將請小畫家畫賀年卡;

  (4)數學博士和小畫家很要好;

  (5)乙向大作家借過書;

  (6)丙下象棋常贏乙和小畫家。

你知道甲、乙、丙各有哪兩個外號嗎?

分析與解:由(2)知,甲不是跳高冠軍和大作家;由(5)知,乙不是大作家;由(6)知,丙、乙都不是小畫家。由此可得到下表:

因為甲是小畫家,所以由(3)(4)知甲不是短跑健將和數學博士,推知甲是歌唱家。因為丙是大作家,所以由(2)知丙不是跳高冠軍,推知乙是跳高冠軍。因為乙是跳高冠軍,所以由(1)知乙不是數學博士。將上面的結論依次填入上表,便得到下表:

所以,甲是小畫家和歌唱家,乙是短跑健將和跳高冠軍,丙是數學博士和大作家。

【例4】

張明、席輝和李剛在北京、上海和天津工作,他們的職業是工人、農民和教師,已知:

(1)張明不在北京工作,席輝不在上海工作;

(2)在北京工作的不是教師;

(3)在上海工作的是工人;

(4)席輝不是農民。

問:這三人各住哪裡?各是什麼職業?

分析與解:與前面的例題相比,這道題的關係要複雜一些,要求我們通過推理,弄清人物、工作地點、職業三者之間的關係。三者的關係需要兩兩構造三個表,即人物與地點,人物與職業,地點與職業三個表。

我們先將題目條件中所給出的關係用下面的表來表示,由條件(1)得到表1,由條件(4)得到表2,由條件(2)(3)得到表3。

因為各表中,每行每列只能有一個「√」,所以表(3)可填全為表(4)。

因為席輝不在上海工作,在上海工作的是工人,所以席輝不是工人,他又不是農民,所以席輝是教師。再由表4知,教師住在天津,即席輝住在天津。至此,表1可填全為表5。

對照表5和表4,得到:張明住在上海是工人,席輝住在天津是教師,李剛住在北京是農民。

【例1】四個小朋友寶寶、星星、強強和樂樂在院子裡踢足球,一陣響聲,驚動了正在讀書的陸老師,陸老師跑出來查看,發現一塊窗戶玻璃被打破了。陸老師問:「是誰打破了玻璃?」

  寶寶說:「是星星無意打破的。」

  星星說:「是樂樂打破的。」

  樂樂說:「星星說謊。」

  強強說:「反正不是我打破的。」

如果只有一個孩子說了實話,那麼這個孩子是誰?是誰打破了玻璃?

分析與解:因為星星和樂樂說的正好相反,所以必是一對一錯,我們可以逐一假設檢驗。

假設星星說得對,即玻璃窗是樂樂打破的,那麼強強也說對了,這與「只有一個孩子說了實話」矛盾,所以星星說錯了。

假設樂樂說對了,按題意其他孩子就都說錯了。由強強說錯了,推知玻璃是強強打破的。寶寶、星星確實都說錯了。符合題意。

所以是強強打破了玻璃。

由例1看出,用假設法解邏輯問題,就是根據題目的幾種可能情況,逐一假設。如果推出矛盾,那麼假設不成立;如果推不出矛盾,那麼符合題意,假設成立。

【例2】甲、乙、丙、丁四人同時參加全國小學數學夏令營。賽前甲、乙、丙分別做了預測。

  甲說:「丙第1名,我第3名。」

  乙說:「我第1名,丁第4名。」

  丙說:「丁第2名,我第3名。」

成績揭曉後,發現他們每人只說對了一半,你能說出他們的名次嗎?

分析與解:我們以「他們每人只說對了一半」作為前提,進行邏輯推理。

假設甲說的第一句話「丙第1名」是對的,第二句話「我第3名」是錯的。由此推知乙說的「我第1名」是錯的,「丁第4名」是對的;丙說的「丁第2名」是錯的,「丙第3名」是對的。這與假設「丙第1名是對的」矛盾,所以假設不成立。

再假設甲的第二句「我第3名」是對的,那麼丙說的第二句「我第3名」是錯的,從而丙說的第一句話「丁第2名」是對的;由此推出乙說的「丁第4名」是錯的,「我第1名」是對的。

至此可以排出名次順序:乙第1名、丁第2名、甲第3名、丙第4名。

【例3】

甲、乙、丙、丁在談論他們及他們的同學何偉的居住地。

  甲說:「我和乙都住在北京,丙住在天津。」

  乙說:「我和丁都住在上海,丙住在天津。」

  丙說:「我和甲都不住在北京,何偉住在南京。」

  丁說:「甲和乙都住在北京,我住在廣州。」

假定他們每個人都說了兩句真話,一句假話。問:不在場的何偉住在哪兒?

分析與解:因為甲、乙都說「丙住在天津,」我們可以假設這句話是假話,那麼甲、乙的前兩句應當都是真話,推出乙既住在北京又住在上海,矛盾。所以假設不成立,即「丙住在天津」是真話。

因為甲的前兩句話中有一句假話,而甲、丁兩人的前兩句話相同,所以丁的第三句話「我住在廣州」是真的。由此知乙的第二句話「丁住在上海」是假話,第一句「我住在上海」是真話;進而推知甲的第二句是假話,第一句「我住在北京」是真話;最後推知丙的第二句話是假話,第三句「何偉住在南京」是真話。

所以,何偉住在南京。

在解答邏輯問題時,有時需要將列表法與假設法結合起來。一般是在使用列表法中,出現不可確定的幾種選擇時,結合假設法,分別假設檢驗,以確定正確的結果。

【例1】一天,老師讓小馬虎把甲、乙、丙、丁、戊的作業本帶回去,小馬虎見到這五人後就一人給了一本,結果全發錯了。現在知道:

  (1)甲拿的不是乙的,也不是丁的;

  (2)乙拿的不是丙的,也不是丁的;

  (3)丙拿的不是乙的,也不是戊的;

  (4)丁拿的不是丙的,也不是戊的;

  (5)戊拿的不是丁的,也不是甲的。另外,沒有兩人相互拿錯(例如甲拿乙的,乙拿甲的)。

問:丙拿的是誰的本?丙的本被誰拿走了?

分析與解:根據「全發錯了」及條件(1)~(5),可以得到表1:

由表1看出,丁的本被丙拿了。此時,再繼續推理分析不大好下手,我們可用假設法。由表1知,甲拿的本不是丙的就是戊的。

先假設甲拿了丙的本。於是得到表2,表2中乙拿戊的本,戊拿乙的本。兩人相互拿錯,不合題意。

再假設甲拿戊的本。於是可得表3,經檢驗,表3符合題意。

所以丙拿了丁的本,丙的本被戊拿了。

【例2】

甲、乙、丙、丁每人只會中、英、法、日四種語言中的兩種,其中有一種語言只有一人會說。他們在一起交談可有趣啦:

  (1)乙不會說英語,當甲與丙交談時,卻請他當翻譯;

  (2)甲會日語,丁不會日語,但他們卻能相互交談;

  (3)乙、丙、丁找不到三人都會的語言;

  (4)沒有人同時會日、法兩種語言。

請問:甲、乙、丙、丁各會哪兩種語言?

分析與解:由(1)(2)(4)可得下表,其中丙不會日語是因為甲會日語,且甲與丙交談需要翻譯。由下表看出,甲會的另一種語言不是中文就是英語。

先假設甲會說中文。由(2)知,丁也會中文;由(1)知丙不會中文,再由每人會兩種語言,知丙會英、法語(見左下表;由(1)(4)推知乙會中文和法語;再由(3)及每人會兩種語言,推知丁會英語(見右下表)。結果符合題意。

再假設甲會說英語。由(2)知,丁也會英語;由(1)知丙不會英語,再由每人會兩種語言,知丙會中文和法語(見左下表);由(1)(4)推知,乙會中文和日語;再由(3)及每人會兩種語言,推知丁會法語(見右下表)。右下表與「有一種語言只有一人會說」矛盾。假設不成立。

所以甲會中、日語,乙會中、法語,丙會英、法語,丁會中、英語。

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