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古罗马时期,犹太将军约瑟夫与40名士兵被罗马军队围困,宁死不降的他们商定了一个残酷的自杀规则:所有人围成一圈,从1号位开始顺时针“转杀”——活着的人依次杀掉左边的人,直到仅剩最后一人再自我了断。可约瑟夫不愿赴死,他要找到那个能存活到最后的“安全位置”。这便是经典数学问题“约瑟夫环”的起源,而解开它的关键,藏着一套简单却精妙的规律。
想要找到存活密码,不妨从人数较少的情况开始推导:
-当只有3人时,按规则一轮筛选后,3号位能撑到最后;
-人数增加到4人,1号位成为最终幸存者;
-人数为5人时,3号位再次脱颖而出;
-人数为8人时,1号位又一次笑到最后。
把这些结果整理成表格,规律便清晰浮现:首先,**偶数位几乎没有存活可能**,幸存者大多集中在奇数位;其次,1号位的“存活率”极高,而它对应的人数恰好是1、2、4、8——这些数分别是2的0次方(2⁰)、2的1次方(2¹)、2的2次方(2²)、2的3次方(2³)。
由此可得出第一个核心结论:**当总人数恰好是2的N次方(N为非负整数)时,最初的1号位就是最后的幸存者**。比如人数为16(2⁴)时,经过三轮“转杀”