Dieses Rätsel habe ich in The Colossal Book of Short Puzzles and Problems S.45 gefunden.
Drei Münzen (1-3) legt ein Helfer so hin, dass weder alle Kopf noch alle Zahl zeigen. Die Münzen sind nicht einsehbar. Es kann nun eine Münze benannt werden,die der Helfer umdreht. Ziel ist es alle Münzen so zu drehen, dass sie die gleiche Seite zeigen. Nach jedem Umdrehen teilt der Helfer mit ob das Ziel erreicht ist.
Wie hoch ist die Warscheinlichkeit, das man das Ziel mit einem Zug erreicht?
Wie hoch, dass man höchstens zwei Züge benötigt?
Wieviel Züge braucht man bei optimaler Strategie höchstens?
Wie sieht eine optimale Strategie aus, wenn man alle Münzen auf Kopf drehen soll?
Die Lösung
Die Warscheinlichkeit alle Münzen in einem Zug auf die gleiche Seite zu drehen, ist offensichtlich 1/3, da immer zwei Münzen die gleiche und eine die andere Seite zeigt.
Die Warscheinlichkeit die Münzen bei optimaler Strategie nicht in in mindestens zwei Zügen auf die gleiche Seite zu drehen ist
2/3 * 1/2 = 1/3.
Dieses ergibt sich wie folgt: gelingt es nicht mit dem Umdrehen der ersten Münze alle auf die gleiche Seite zu bringen, so zeigen folglich die beiden nicht umgedrehten Münzen unterschiedliche Seiten, da ansonsten vor oder nach dem Umdrehen alle Münzen schon die gleichen Seiten hätten zeigen müssen. Eine von diesen beiden zeigt dabei logischerweise eine andere Seite wie die gerade umgedrehte. So ergibt sich mit der Wahl der zweiten Münze eine Warscheinlichkeite von jeweils 1/2 die Richtige bzw. die Falsche zu erwischen.
Sollte man die Falsche umdrehen, so kann man sicher alle auf die gleiche Seite bringen, in dem diese nochmal herumdrehen läßt und danach die andere Münze. Da aber es aber egal ist, ob alle Kopf oder Zahl zeigen, kann man stattdessen auch nur die zuerst gedrehte nochmal wenden lassen. So kann man in höchstens drei Zügen alle Münzen auf die gleiche Seite bringen.
Sollen alle Münzen auf eine bestimmte Seite (z.B. Kopf) gedreht werden, so besteht die optimale Strategie darin, ein Münze zunächst nicht zu wenden, und mit den beiden anderen alle 3 anderen Kombinationen durchzuspielen. Also z.B.
- Münze 1 wenden
- Münze 2 wenden
- Münze 1 wenden
Sollte dadurch das Ziel nicht erreicht werden, so dreht man Münze 3 und spielt wieder alle Kombinationen mit den Münzen 1 und 2 durch. Man benötigt im schlechtesten Fall 7 Züge um alle Münzen auf eine bestimmte Seite zu bringen.
Dieses Vorgehen lässt sich für eine beliebige Anzahl N von Münzen verallgemeinern und man gelangt so zu einer maximalen Anzahl von Zügen von 2^N-1.
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