《多項式和系數》

多項式和系數

有好事者傳了一道題,得空看了一下,考察概念,不錯,推薦給感興趣的朋友:

「 有一个黑匣子,黑匣子里有一个关于 x 的多项式 p(x) 。我们不知道它有多少项,但已知所有的系数都是正整数。每一次,你可以给黑匣子输入一个数,黑匣子将返回把这个数代入多项式后的值。那么,最少需要多少次, 我们可以得到这个多项式每项的系数呢?」

關於x的一元(single indeterminate)多項式(Polynomial)p(x),總是可以寫成:

a[n]*x^n + a[n-1]*x^(n-1) + … + a[1]*x^1 + a[0]*x^0   (1)

或寫成:

sum[i=0->n](a[i]*x^i)(2)

這裡的[]表示下標,^標示指數,*就是乘法運算,sum是求和運算;作為係數(coefficient)的a[i]是常數(constant),根據原題,它們都是正整數(1,2,3,…)。

一個數是可以用不同的進位系統(位值計數)來表達的,我們日常使用的數多數是十進制數(也有十二進制,六十進制和其它進制的),其基數是10(即可以用0到9這十個數來表達所有的數值,逢十進一);在計算機中使用的多是二進制(八進制,十六進制),其基數是2(只能用0和1,逢二進一)。

數在位值計數系統中的表達a[n]a[n-1]…a[1]a[0]時(位置從0到n),如果基數是正整數b,則表達成:

a[n]*b^n + a[n-1]*b^(n-1) + … + a[1]*b^1 + a[0]*b^0 (3)

把(3)中的b替換成x,就是前面提到的(1),只是注意這裡的係數a[i] (i=0..n)都小於基數x。

一個具體的例子是十進制的234這個數(n=2,位置從0到2分別對應:個位,十位和百位),寫成多項式則是:

234 = 2*10^2 + 3*10^1 + 4*10^0

十進制的234按位值計數寫成二進制會是什麼樣子呢?

11101010 = 1*2^7 + 1*2^6 + 1*2^5 + 0*2^4 + 1*2^3 + 0*2^2 + 1*2^1 + 0*2^0

十進制的234按位值計數寫成八進制會是什麼樣子呢?

352 = 3*8^2 + 5*8^1 + 2*8^0

回到原來的問題,當x賦值1時,(1)給出p(1):

p(1) = a[n] + a[n-1] + … + a[1] + a[0]

正整數a[i]的和p(1) 還正整數,而且一定大於a[i] (i=0..n)中的任何一個(如果係數是包括零的自然數,p(1)則不一定大於任何一個係數,在下面的取值時就要用p(1)+1。大家可以想想為什麼。)。

當x賦值p(1) 時,給出p(p(1))作為新數K。

根據(1),可以寫成:

K = a[n]*(p(1))^n + a[n-1]*(p(1))^(n-1) + … + a[1]*(p(1))^1 + a[0]*(p(1))^0 (4)

可以看出,這是用這個數p(1) 作為基數,構成了一個新數K,其十進制表達就是p(p(1))。 

把十進制的p(p(1))按(4)轉換成p(1)進制的位值計數就知道a[i]了。

所以,最少需要二次輸入黑匣子(第一次輸入1,第二次輸入p(1))就能知道每個係數的值。

(完)

猜生日”一題的參考答案:

1,Albert開始只知道Month這個信息對他來說是無法確定哪一天的,關鍵在於他能斷定Bernard也不知道。這就是說,這個月份含有的日期數不是唯一的,即不可能是18和19,所以可以排除May和June這兩個月。
2,Bernard開始也不知道具體日期,但在Albert說話之後(留下July和August這兩個月)他知道了,說明這不可能是14號,只能是15, 16和17這幾天。
3,Albert在Bernard猜出來後也能意識到是哪一天,說明不可能是August(還留有15和17兩天),只能是July。
4, 所以Cheryl的生日是July 16。

猜牌”一題的參考答案(S先生的推理過程):

1,事先知道牌的點數的P先生猜不出這張牌,因為這張牌的點數不唯一(即不是K,J,8,7,6,3,2),只能是(A,Q,5,4)中的一張;但花色是紅桃,黑桃,草花還是方片,則暫時不清楚。
2,事先知道花色的Q先生在P先生回答之前就知道P先生猜不出這張牌,因為Q先生能根據自己掌握的花色就很明確P先生知道的點數不唯一,所以該牌的花色只能是紅桃或方片(草花和黑桃都有唯一點數的牌)。
3,P先生從Q先生的回答中了解到該牌的花色不能是黑桃和草花,根據知道的點數他能一下子猜出花色來,說明這張牌不可能是A。那会是剩下的Q,5和4中的哪一張呢?
4,Q先生說他也知道了,說明不可能是Q或4。因為如果他事先知道的花色是紅桃,他是分辨不出剩下的Q和4的,只能是剩下的唯一方片,即方片5。

 

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

error: Content is protected !!