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【数学趣闻】汉塔诺游戏,归纳推理

 svat 2020-12-07

相传在古印度圣庙中,有一种被称为汉诺塔(Hanoi)的游戏。该游戏是在一块铜板装置上,有三根杆(编号A、B、C),在A杆自下而上、由大到小按顺序放置64个金盘(如下图)。

  【游戏目标】:把A杆上的金盘全部移到C杆上,并仍保持原有顺序叠好。

  【操作规则】:每次只能移动一个盘子,并且在移动过程中三根杆上都始终保持大盘在下,小盘在上,操作过程中盘子可以置于A、B、C任一杆上

我们对题目进行一般化;假设A杠上自下而上、由大到小按顺序放置n个金盘,现将A杆上的金盘全部移到C杆上,并仍保持原有顺序叠好。设需要的最少步数为an


n=1时,

显然一步到位即a1=1



n=2时,
a2=3

当n=3时,

先将上面两个铜板移动到B杆需要3步,再将最后一块移动到C杆,此时将B杠上的铜板全部移动到C杆上同样需要三步

a3=7

经过以上分析我们不难归纳推理出an=2∧n-1

n个铜板我们可以先将n-1个铜板移到B杆上,至少需要an-1

此时将最后一枚铜板移到C杆上,需要一步

最后将B杆上所有铜板全部移到C杆上同样需要an-1

由此我们可以得到递推an=2an-1+1

an=2an-1+1

整理得到an+1=2(an-1+1)

即{an+1}为以2为首项,2为公比的等比数列

an=2∧n-1



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