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根据二进制编码的原理,使用老鼠试毒的问题可以通过以下方式解决:
一、基本原理
4只老鼠对应4位二进制数(0000到1111),每只老鼠对应二进制数的一位。通过不同组合的中毒情况,可以唯一确定毒药瓶的编号。
实验设计
- 编号4只老鼠为1、2、3、4,分别对应二进制的第1、2、3、4位。
- 准备4瓶水,编号为1到4,每瓶水对应一个4位的二进制数(例如,1对应0001,2对应0010,依此类推)。
- 让每只老鼠喝对应二进制位为1的水。例如,编号1的老鼠喝所有第1位为1的水,编号2的老鼠喝所有第2位为1的水,以此类推。
二、示例分析
情况1:
只有第1只老鼠中毒(编号1)
对应二进制数0001,毒药瓶编号为1。
情况2:第1、2只老鼠中毒(编号1、2)
对应二进制数0011,毒药瓶编号为3。
情况4:所有老鼠都中毒(编号1、2、3、4)
对应二进制数1111,毒药瓶编号为15。
三、扩展说明
瓶数增加:若瓶数增加(如8瓶),需使用5只老鼠(2^3=8),原理相同,只需增加一只老鼠对应第4位二进制数。
实际限制:此方法仅适用于4瓶毒药的情况,超过4瓶需采用其他分组策略。
四、总结
通过4次实验,利用二进制编码可以高效确定毒药瓶编号,且仅需4只老鼠。此方法基于组合数学的原理,具有极高的效率。