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逻辑问题(一)
四年级已经学习过用列表法和假设法解答逻辑推理问题。从广义上说,任何一道数学题,任何一个思维
过程,都需要逻辑分析、判断和推理。我们这里所说的逻辑问题,是指那些主要不是通过计算,而是通过逻辑
分析、判断和推理,得出正确结论的问题。
逻辑推理必须遵守四条基本规律:
(1)同一律。在同一推理过程中,每个概念的含义,每个判断都应从始至终保持一致,不能改变。
(2)矛盾律。在同一推理过程中,对同一对象的两个互相矛盾的判断,至少有一个是错误的。例如,“这
个数大于8”和“这个数小于5”是两个互相矛盾的判断,其中至少有一个是错的,甚至两个都是错的。
(3)排中律。在同一推理过程中,对同一对象的两个恰好相反的判断必有一个是对的,它们不能同时都
错。例如“这个数大于8”和“这个数不大于8”是两个恰好相反的判断,其中必有一个是对的,一个是错
的。
(4)理由充足律。在一个推理过程中,要确认某一判断是对的或不对的,必须有充足的理由。
我们在日常生活和学习中,在思考、分析问题时,都自觉或不自觉地使用着上面的规则,只是没有加以
总结。例如假设法,根据假设推出与已知条件矛盾,从而否定假设,就是利用了矛盾律。在列表法中,对同一
事件“√”与“×”只有一个成立,就是利用了排中律。
例1 张聪、王仁、陈来三位老师担任五(2)班的语文、数学、英语、音乐、美术、体育六门课的教学,每人
教两门。现知道:
(1)英语老师和数学老师是邻居;
(2)王仁年纪最小;
(3)张聪喜欢和体育老师、数学老师来往;
(4)体育老师比语文老师年龄大;
(5)王仁、语文老师、音乐老师三人经常一起做操。
请判断各人分别教的是哪两门课程。
分析与解:题中给出的已知条件较复杂,我们用列表法求解。先设计出右图的表格,表内用“√”表示
肯定,用“×”表示否定。因为题目说“每人教两门”,所以每一横行都应有2个“√”;因为每门课只有
一人教,所以每一竖列都只有1个“√”,其余均为“×”。
由(3)知,张聪不是体育、数学老师;由(5)知,王仁不是语文、音乐老师;由(2)(4)知,王仁不是体育老师,
推知陈来是体育老师。至此,得到左下表由(3)知,体育老师与数学老师不是一个人,即陈来不是数学老师,推知王仁是数学老师;由(1)知,数
学老师王仁不是英语老师,推知王仁是美术老师。至此,得到右上表。
由(4)知,体育老师陈来与语文老师不是一个人,即陈来不是语文老师,推知张聪是语文老师;由(5)知,
语文老师张聪不是音乐老师,推知陈来是音乐老师;最后得到张聪是英语老师,见下表。
所以,张聪教语文、英语,王仁教数学、美术,陈来教音乐、体育。
以上推理过程中,除充分利用已知条件外,还将前面已经推出的正确结果作为后面推理的已知条件,充
分加以利用。另外,还充分利用了表格中每行只有两个“√”,每列只有一个“√”,其余都是“×”这个
隐含条件。
例1的推理方法是不断排斥不可能的情况,选取符合条件的结论,这种方法叫做排他法。
例2 小明、小芳、小花各爱好游泳、羽毛球、乒乓球中的一项,并分别在一小、二小、三小中的一所小学
上学。现知道:
(1)小明不在一小;
(2)小芳不在二小;
(3)爱好乒乓球的不在三小;
(4)爱好游泳的在一小;
(5)爱好游泳的不是小芳。
问:三人上各爱好什么运动?各上哪所小学?
分析与解:这道题比例1复杂,因为要判断人、学校和爱好三个内容。与四年级第26讲例4类似,先将题
目条件中给出的关系用下面的表1、表2、表3表示:
因为各表中,每行每列只能有一个“√”,所以表3可补全为表4。由表4、表2知道,爱好游泳的在一小,小芳不爱游泳,所以小芳不在一小。于是可将表1补全为表5。对照表
5和表4,得到:小明在二小上学,爱好打乒乓球;小芳在三小上学,爱好打羽毛球;小花在一小上学,爱好游
泳。
例1、例2用列表法求解。下面,我们用分析推理的方法解例3、例4。
例3小说《镜花缘》中有一段林之祥与多久公飘洋过海的故事。有一天他们来到了“两面国”,却忘记
了这一天是星期几。迎面见了“两面国”里的牛头和马面。他们知道,牛头在星期一、二、三说假话,在星期
四、五、六、日说真话;马面在星期四、五、六说假话,在星期一、二、三、日说真话。牛头说:“昨天是我说假话
的日子。”马面说:“真巧,昨天也是我说假话的日子。”
请判断这一天是星期几。
分析与解:因为牛头、马面只有星期日都说真话,其它时间总是一个说真话,另一个说假话,所以这一天
不是星期日,否则星期六都说假话,与题意不符。
由题意知,这一天说真话的,前一天必说假话;这一天说假话的,前一天必说真话。推知这一天同时是牛
头、马面说假话与说真话转换的日子。因为星期二、三、五、六都不是说假话与说真话转换的日子,所以这一
天不是星期二、三、五、六;星期一是牛头由说真话变为说假话的日子,但不是马面由说假话变为说真话的日
子,所以这一天也不是星期一;星期四是牛头由说假话变为说真话的日子,也是马面由说真话变为说假话的
日子,所以这天是星期四。
例4 A,B,C,D四个同学中有两个同学在假日为街道做好事,班主任把这四人找来了解情况,四人分别
回答如下。
A:“C,D两人中有人做了好事。”
B:“C做了好事,我没做。”
C:“A,D中只有一人做了好事。”
D:“B说的是事实。”
最后通过仔细分析调查,发现四人中有两人说的是事实,另两人说的与事实有出入。到底是谁做了好事
分析与解:我们用假设法来解决。题目说四人中有两人说的是事实,另两人说的与事实有出入。注意,此
处的“与事实有出入”表示不完全与事实相符,比如,当B,C都做了好事,或B,C都没做好事,或B做了好
事而C没做好事时,B说的话都与事实有出入。
因为B与D说的是一样的,所以只有两种可能,要么B与D正确,A与C错;要么B与D错,A与C正确。
(1)假设B与D说的话正确。这时C做了好事,A说C,D两人中有人做了好事,A说的话也正确,这与题目条件
只有“两人说的是事实”相矛盾。所以假设不对。
(2)假设A与C说的话正确。那么做好事的是A与C,或B与D,或C与D。若做好事的是A与C,或C与D,
则B说的话也正确,与题意不符;若做好事的是B与D,则B说的话与事实不符,符合题意。
综上所述,做好事的是B与D。
练习27
1.A,B,C,D,E五个好朋友曾在一张圆桌上讨论过一个复杂的问题。今天他们又聚在了一起,回忆当时
的情景。
A说:“我坐在B的旁边。”
B说:“坐在我左边的不是C就是D。”
C说:“我挨着D。”
D说:“C坐在B的右边。”
实际上他们都记错了。你能说出当时他们是怎样坐的吗?没有发言的E的左边是谁?
2.从A,B,C,D,E,F六种产品中挑选出部分产品去参加博览会。根据挑选规则,参展产品满足下列要求:
(1)A,B两种产品中至少选一种;
(2)A,D两种产品不能同时入选;
(3)A,E,F三种产品中要选两种;(4)B,C两种产品都入选或都不能入选;
(5)C,D两种产品中选一种;
(6)若D种产品不入选,则E种也不能入选。
问:哪几种产品被选中参展?
3.三户人家每家有一个孩子,分别是小平(女)、小红(女)和小虎(男),孩子的爸爸是老王、老张和老陈
妈妈是刘英、李玲和方丽。
(1)老王和李玲的孩子都参加了少年女子体操队;
(2)老张的女儿不是小红;
(3)老陈和方丽不是一家人。
请你将三户人家区分开。
4.甲、乙、丙三人,他们的籍贯分别是辽宁、广西、山东,他们的职业分别是教师、工人、演员。已知:
(1)甲不是辽宁人,乙不是广西人;
(2)辽宁人不是演员,广西人是教师;
(3)乙不是工人。
求这三人各自的籍贯和职业。
5.甲说:“乙和丙都说谎。”乙说:“甲和丙都说谎。”丙说:“甲和乙都说谎。”根据三人所说,你判断
一下,下面的结论哪一个正确:
(1)三人都说谎;
(2)三人都不说谎;
(3)三人中只有一人说谎;
(4)三人中只有一人不说谎。
6.五号楼住着四个女孩和两个男孩,他们的年龄各不相同,最大的10岁,最小的4岁,最大的女孩比最
小的男孩大4岁,最大的男孩比最小的女孩也大4岁,求最大的男孩的岁数。
逻辑问题(二)
例1老师拿来五顶帽子,两顶红的三顶白的。他让三个聪明的同学甲、乙、丙按甲、乙、丙的顺序排成一
路纵队,并闭上眼睛,然后分别给他们各戴上一顶帽子,同时把余下的帽子藏起来。当他们睁开眼后,乙和丙
都判断不出自己所戴帽子的颜色,而站在最前面的甲却根据此情况判断出了自己所戴帽子的颜色。
甲戴的帽子是什么颜色?他是怎样判断的?
分析与解:这是一个典型的逻辑推理问题。甲站在最前面,虽然看不见任何一顶帽子,但他可以想到:如
果我和乙戴的都是红帽子,因为一共只有两顶红帽子,那么丙就会判断出自己戴的是白帽子。丙判断不出自
己戴的帽子的颜色,说明我和乙戴的帽子是两白或一白一红。
甲接着想:乙也很聪明,当他看到丙判断不出自己戴的帽子的颜色时,他也能判断出我们两人戴的帽子
是两白或一白一红。此时,如果他看到我戴是红帽子,那么他就会知道自己戴的是白帽子,只有我戴的是白
帽子时,他才可能猜不出自己戴的帽子的颜色。所以,我戴的一定是白帽子。
例1中,甲的分析非常精采,严密而无懈可击。
例2三个盒子各装两个球,分别是两个黑球、两个白球、一个黑球一个白球。封装后,发现三个盒子的标
签全部贴错。如果只允许打开一个盒子,拿出其中一个球看,那么能把标签全部纠正过来吗?
分析与解:因为“三个盒子的标签全部贴错”了,贴错的情况见下图(○表示白球,●表示黑球):如果从标签是两黑的盒子中拿一个球,那么最不利的情况是拿出一个白球,此时无法判定是实际情况
1,还是实际情况2,也就无法把标签全部纠正过来;
同理,从标签是两白的盒子中拿一个球,若拿的是黑球,则也无法把标签全部纠正过来;
从标签是一黑一白的盒子中拿出一个球,若拿出的是黑球,则能确定出是实际情况1,若拿出的是白球,
则能确定出是实际情况2,因此能把标签全部纠正过来。
所以,只要从标签是一黑一白的盒子中拿一个球,就能纠正全部标签。
例3 A,B,C三名同学参加了一次标准化考试,试题共10道,都是正误题,每道题10分,满分为100分。
正确画“√”,错误画“×”。他们的答卷如下表:
考试成绩公布后,三人都得70分。请你给出各题的正确答案。
分析与解:我们先分析一下三人的得分情况。因为三人都得70分,所以每人都错了3道题。比较A,B的
答卷发现,他们有6道题的答案不一样,说明这6道题A,B两人各错3道,也就是说,A,B答案相同的题都对
了,因此找到了第1,3,4,10题的正确答案。同理,A,C的答卷也有6道题的答案不一样,因此找到了第3,6,
8,9题的正确答案;同理B,C的答卷也有6道题的答案不一样,因此找到了第2,3,5,7题的正确答案。各题
的正确答案如下表:
例4 A,B,C,D,E五位选手进行乒乓球循环赛,每两人都只赛一盘。规定胜者得2分,负者不得分。现在
知道的比赛结果是:A与B并列第一名(有两个并列第一名,就不再设第二名,下一个名次规定为第三名),D
比C的名次高,每个人都至少胜了一盘。试求每人的得分。
分析与解:因为乒乓球比赛没有平局,所以求胜的盘数与得分是一回事,胜的盘数乘以2就是得分。五
人进行循环赛,共需赛10盘,总得分是2×10= 20(分)。
因为每人都赛4盘,所以第一名最多胜4盘,但因为A,B并列第一,A,B不可能都胜4盘,所以A,B最多
各胜3盘。如果A,B没有各胜3盘,而是各胜2盘,那么剩下的10-2×2= 6(盘)的胜利者只会是C,D,E,根
据抽屉原理,C,D,E三人中至少有1人胜了至少2盘,与第一名胜2盘矛盾。所以,A,B各胜3盘,各得6分。
还有4盘,已知D比C名次高,每个人都至少胜一盘,只能是D胜2盘得4分,C,E各胜一盘,各得2分。
注意:题目中“每个人都至少胜一盘”是制约结果的重要条件,如果没有这个条件,那么该题的结果就
有两种可能:一是A,B各胜3盘,各得6分,D胜2盘得4分,C,E各胜1盘,各得2分;二是A,B各胜3盘,各
得6分,D,E各胜2盘各得4分,C胜0盘,得0分。
练习28
1.有个老汉想考考他的四个聪明的儿子,他拿出六顶帽子,三顶红的、两顶蓝的和一顶黄的。然后,让四
个儿子按大的在前小的在后的顺序排成一路纵队,并让他们闭上眼睛。接着,给他们每人戴上一顶帽子,藏
起其余两顶。当他们睁开眼睛后,每个人都只能看见前边人的帽子。这时,老汉依次问小儿子、三儿子和二儿
子,“你戴的帽子是什么颜色?”他们都回答“不知道”。最后,老汉又问大儿子。大儿子想了一会儿,正确
地说出了自己戴的帽子的颜色。
问:大儿子戴的帽子是什么颜色?他是如何判断的?2.五年级有四个班,每个班有两名班长,每次召开年级班长会议时各班参加一名班长。参加第一次会议
的是A,B,C,D,参加第二次会议的是E,B,F,D,参加第三次会议的是A,E,B,G。已知H三次会都没参加,请问
每个班各是哪两位班长?
3.甲、乙、丙、丁四个学生坐在同一排的相邻座位上,座号是1号至4号。一个专说谎话的人说:“乙坐
在丙的旁边,甲坐在乙和丙的中间,乙的座位不是3号。”问:坐在2号座位上的是谁?
4.李大娘问三位青年人的年龄。
小张说:“我22岁。比小吴小2岁。比小徐大1岁。”
小吴说:“我不是年龄最小的。小徐和我差3岁。小徐25岁。”
小徐说:“我比小张年龄小。小张23岁。小吴比小张大3岁。”
这三位青年人爱开玩笑,每人讲的三句话中,都有一句是错的。李大娘难辩真真假假,请你帮助李大娘
弄清这三人的年龄。
5. A,B,C三支足球队举行循环比赛(每队之间赛一场),下面是记有详细比赛情况的表。但后来发现表
中有四个数是错误的。请按规定重制一张正确的表格。(胜一场记2分,负一场记0分,平一场双方各记1
分。)
6.某次数学测验,共有六道试题,均是是非题。正确的画“√”,错误的画“×”。每题答对得2分,不
答得1分,答错得0分。甲、乙、丙、丁的答案及前三人的得分如下表,求丁得了多少分。
练习27
1.C。
提示:由B,D所说知,C不挨着B,再由C所说知,C不挨着D,所以C的两边是A和E。
若C,A,E的位置如左下图,则由A所说,推知A的右边是D,此时D在B的左边,B说的正确,与题意不符;
若C,A,E的位置如右下图,则推出的结果符合题意。
2.A,B,C,F。
提示:用假设法。从条件(1)开始,有三种情况:
①假设选A不B选,由(2)知D不能入选,再由(5)知C入选,再由(4)推知C,B同时入选,与前面假设不
选B矛盾。假设不成立。
②假设选B不选A,由(3)知选E,F,由(6)知D入选,再由(5)知C不入选,再由(4)推知B,C都不入选,与假
设选B矛盾。假设不成立。③假设A,B都入选,由(2)知D不入选,由(6)知E也不入选,再由(3)知F入选,由(4)知C入选。符合题意。
因此,A,B,C,F选中参展。
3.老王,方丽,小红;老张,李玲,小平;老陈,刘英,小虎。
提示:由题意可画出下面三个表:
将表2补全为表4。由表4知老陈的儿子是小虎,而李玲的孩子是女儿,所以老陈和李玲不是一家人,由
此可将表1补全为表5。
4.甲,广西,教师;乙,山东,演员;丙,辽宁,工人。
提示:由题意可画出下面三个表:
将表3补全为表4。由表4知,工人是辽宁人,而乙不是工人,所以乙不是辽宁人,由此可将表1补全为
表5。
5.(4)正确。
提示:假设(1)正确,则甲、乙、丙都没说错,与假设矛盾;
假设(2)正确,则甲、乙、丙都说错了,与假设矛盾;
假设(3)正确,可是三个人都说有两人说谎,即三人都说错了,与假设矛盾;
假设(4)正确,推不出矛盾,符合题意。
6.8岁。提示:假设最小的男孩4岁,那么最大的女孩4+4=8(岁),四个女孩年龄都不同,最小的女孩应是5岁,
最大的男孩5+4=9(岁),与题目说最大的孩子10岁矛盾。假设不成立。
再假设最小的女孩4岁,那么最大的男孩8岁,最小的男孩6岁,最大的女孩10岁,符合题意。所求最大
男孩是8岁。
练习28
1.红色。
提示:与例1类似。小儿子前面三个哥哥至少有1人戴红帽子,否则,若是蓝、蓝、黄,则小儿子就能判断出自
己戴的是红帽子;同理,三儿子前面两个哥哥至少有1人戴红帽子,否则,三儿子就能判断出自己戴红帽子;
同理,若大儿子戴的不是红帽子,则二儿子就能判断出自己戴的是红帽子。
2.四个班的正、副班长分别是B和H,A和F,C和E,D和G。
提示:两人同班的必要条件是不能同时参加同一次会议,由于B三次会都参加了,而H没参加,所以B和
H同班。
3.丁。
提示:由题意知,乙坐3号,乙和丙不相邻,故丙在1号;又甲不在乙、丙之间,故丁在乙、丙之间,即丁在
2号。
4.小吴25岁,小张23岁,小徐22岁。
提示:假设张22岁是真的,那么徐说“小张23岁”是假的,徐说的其他两句话都是真的,所以吴25岁,
小徐小于22岁,由此推知小吴说的三句话中,“小徐和我差3岁”及“小徐25岁”这两句话都是假的,与
每人有一句假话矛盾,所以小张不是22岁。
因为小张的“我22岁”是假的,其余两句话是真的,所以小吴比小徐大3岁,小张比小徐大1岁。如果
小徐说的“小张23岁”是假的,那么“小吴比小张大3岁”是真的,推知小徐与小张同岁,则小徐所说“我
比小张年岁小”是假的,小徐有两句话是假的,与题意不符,所以“小张23岁”是真的。由此推知,小吴25
岁,小徐22岁。
5.提示:(1)三队循环赛,每队都打2场,所以C队只赛1场是错误的。
(2)A队才打2场,不可能胜2平1,并且胜的总场数与负的总场数应相等,现表中胜3负2不合理,从A
队得3分看,A队可能是胜1平1。打平双方都记1分,所以平球的总分不可能是奇数,从C队的得分看,C队
平球是1场不是2场。这样,胜、负、平的场数才合理,与各队得分也相吻合。
(3)A队既然胜1平1,不可能进0个球,打球双方有几个进球就有几个失球,失球总数是9,所以A队进
球数的0应改为6。
表格正确填法如下:
6.8分。
提示:甲、乙、丙各有1道未答,由得分情况知,乙对4道错1道,甲、丙各对3道错2道。因为甲、乙有3
道的答案不同,且两人共错3道,所以两人的错误只能发生在①④⑥题上,由此得到另三道的正确答案:
②√③×⑤√。对照知,丙的②⑤题答错了,所以丙答的其它题都正确,得到①×⑥√。因为乙就错1道,⑥
题已错,故④题的正确答案为④×。对照推出的正确答案,丁对4道错2道,得8分。