通常把只涉及一些相互关联(或依存)条件或关系,极少给出(不直接赋与)数量关系与几何图形的一类非标准(常规)数学问题叫逻辑推理问题,处理这类问题,要从一些关联的条件出发,应用某些数学知识,甚至日常生活常识,依据一定的思维规律(机智灵活、准确敏捷的思考),通过分析、推理、排除不可能情况(剔除不合理成分),然后作出正确的判断。
逻辑推理问题中常用到以下三条逻辑基本规律:
(1)同一律:是指同一东西(对象)。它是什么就是什么,不能模棱两可,亦此亦彼;
(2)矛盾律:是指互相对立(矛盾)的事不能都真,二者必有一假(即同一思想不能既真又假);
(3)排中律:是指两个不相容的判断不能都假,二者必有一真(即任何判断或同一思想不能既不真也不假)。
逻辑推理问题条件扑朔迷离,层次重叠纷纭,没有一定的定理可以依据,无现成公式可用,无模式可循,靠的是逻辑推理。可画框图、紧抓关系、细抠条件,寻找突破口,穷追到底,层层进逼,以求找到答案。
本文结合一些赛题,谈谈处理逻辑推理问题的一些主要方法。
一、利用逻辑原理,直接推理
对于一些简单的逻辑推理问题,往往只需以似真推理为主,直接通过分析就可以得出正确的结果。用这种方法解决“真假话”问题尤为有效。
住在某个旅馆的同一房间的四个人A、B、C、D正在听一组流行音乐,她们当中有一个人在修指甲,一个人在写信,一个人躺在床上,另一个人在看书。
1.A不在修指甲,也不在看书;
2.B不躺在床上,也不在修指甲;
3.如果A不躺在床上,那么D不在修指甲;
4.C既不在看书,也不在修指甲;
5.D不在看书,也不躺在床上。
她们各自在做什么呢?
由1、2、4、5知,既不是A、B在修指甲,也不是C在修指甲,因此修指甲的应该是D;但这与3的结论相矛盾,所以3的前提肯定不成立,即A应该是躺在床上;在4中C既不看书又不修指甲,由前面分析,C又不可能躺在床上,所以C是在写信;而B则是在看书。
二、利用表格辅助推理
某些逻辑推理问题中,有时会涉及很多对象,每个对象又有几种不同情况,同时还给出不同对象之间不同情况的判断,要求推出确定的结论。对于这类问题,通常可以利用表格把本来凌乱的信息集中整理出来,方便推理。
甲、乙、丙、丁、戊五名同学参加推铅球比赛,通过抽签决定出赛顺序,在未公布顺序之前每人都对出赛顺序进行了猜测。甲猜:乙第三,丙第五;乙猜:戊第四,丁第五;丙猜:甲第一,戊第四;丁猜:丙第一,乙第二;戊猜:甲第三,丁第四。老师说每人的出赛顺序都至少被一人所猜中。第一、第三、第五分别是哪位同学?
解:本题相互关系过于复杂,不便分析和推断,不妨由已知条件列表如下:
由于每人的出赛顺序至少被一人所猜中,所以戊第四,丁第五,丙第一,甲第三,乙第二;出赛的顺序:丙乙甲戊丁
例5. 某校举办作文比赛,A、B、C、D四位同学参加比赛,其中只有一位同学获奖。老师为了解比赛情况,分别向选手询问,回答如下:
A:我获了奖; B:我没有获奖,C也没有获奖
C:是A获奖或B获奖 D:是B获奖
事后证实,有两人的话符合事实,哪位同学获了奖?
解:“某人获奖”就将此人记为“1”,否则为“0”。根据四个人的话可得下表。
由表可知,若是A获奖,则有3人说的话符合事实,只有B获奖时,有两人的话符合事实。
三、利用计算辅助推理
某些逻辑推理问题常常有几个未知量同时存在,或答案有多种可能性,解题时需要充分利用已知条件进行计算,并通过对计算结果的分析,推理得出正确的结论。
例5 学校进行了一次考试,考试的科目是语文、历史、数学、物理和英语,每科满分为5分,其余等级依次是4、3、2、1分。今已知按总分由多到少排列着五名学生,A、B、C、D、E满足下列条件:
(1)在同一科目中以及在总分数中没有得同样分数的人;
(2)A的总分是24分;
(3)C有四门得了相同的分数;
(4)E语文得3分,物理得5分;
(5)D的历史得4分。
试求题目中未直接给出的各人其它各科的成绩?
讲解:先从五人的总分入手,再扣掉A的得分,得出B、C、D、E四人的总分,再从得分最低的E出发进行推断,即可逐步得出结果。
(1)由已知可得5人的总分为5×(1+2+3+4+5)=75分。
因A得24分,故B、C、D、E共得75-24=51分
又E两科得8分,故E(还有三科)至少得11分
稍加验算可知:B、C、D、E的得分情况应该是15、13、12、11。
(2)E两科8分,总分11分,因而E的英语、历史、数学各得1分。
(3)A的总分是24分,故只有一科得4分,其它各科均是5分,因E的物理得4分,故语文、历史、数学、英语各五分。
(4)C的总分为13分,且有四科得分相同,故得分情况只能是一科五分,四科各2分或一科1分,四科各3分。因5分为A、E所得,则C的四科各得3分,一科得1分,又因E语文得3分,故C语文得1分,其余各科得3分。
(5)D的总分是12分,历史得4分,余下8分,因全部5分为A、E所得,全部3分为C、E所得,四个1分为C、E所得,故除历史外,D的其它各科各得2分。
显然,B的语文、数学、英语皆得4分,历史2分,物理1分。
【例9】赵、钱、孙、李四人,一个是教师,一个是售货员,一个是工人,一个是机关干部。试根据以下条件,判断这四人的职业。
(1)赵和钱是邻居,每天一起骑车上班;
(2)钱比孙年龄大;
(3)赵在教李打太极拳;
(4)教师每天步行去上班;
(5)售货员的邻居不是机关干部;
(6)机关干部和工人互不相识;
(7)机关干部比售货员和工人年龄都大。
【分析】由条件(4)和条件(1)可知赵、钱都不是教师。由条件(2)和条件(7),可推知孙不是干部。如果是的话,钱不是工人或售货员,钱又不是教师。于是,钱也是干部,矛盾。这样我们得到下表。下面几步推理也用表格说明。
四、利用图形辅助推理
美国数学家斯蒂恩说过:“如果一个特定的问题可以被转化成一个图形,那么,思想就整体地把握了问题,并且能创造性地思索问题解法。”
A、B、C、D、E五支球队进行单循环比赛(每两支球队间都要进行一场比赛),当比赛进行到一定阶段时,统计A、B、C、D四个球队已经赛过的场数,依次为A队4场,B队3场,C队2场,D队1场,这时,E队已赛过的场数是()
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
解:用五个点分别表示A、B、C、D、E五支球队,将它们之间比赛的情况用图1表示出来。
A队已经赛过4场,由于是“单循环比赛”,这说明A与B、C、D、E四支球队各赛了1场;D队赛过1场,是与A队赛过的;B队3场,不可能与D队比赛,是与A、C、E各赛1场;C队2场,是与A、B赛的,从图中可以看出,E队已经赛了2场。