置若干火柴(或小石子)於桌上,兩人輪流取,每人每次最少取一根,最多取k根,取得最後一根火柴者獲勝。
例1.
假設桌上有7根火柴,甲、乙兩人輪流取,每次最少取一根,最多取2根,甲先取,則甲該如何取才會贏?
(1) 7
…
1
0 乙勝
(2) 7
…
2
0 乙勝
由(1)(2)可推得,甲欲贏就得避免留下1或2根火柴。
(3) 7
…
3
2
0 甲勝
(4) 7
…
3
1
0 甲勝
由(3)(4)可推得,甲若留下3根火柴,乙一定會留下1或2根,於是甲可勝。所以甲在取得最後一根火柴之前,要以留下3根火柴為目標。
(5) 7
…
4
3 乙勝
(6) 7
…
5
3 乙勝
由(5)(6)可推得,若甲取完後留下4或5根火柴,乙就有機會讓火柴數變成3根,於是乙可勝。所以甲得避免留下4或5根火柴。
(7) 7
6
4
3 甲可勝
(8) 7
6
5
3 甲可勝
由(7)(8)可推得,甲若留下6根火柴,則乙取完後不是剩4根,就是剩5根,於是甲又有機會讓火柴變成3根,贏得勝利。所以甲每次取完剩下的火柴數為6、3,而6和3都是3的倍數。若一開始桌上有14根火柴呢?這個策略仍然可行嗎?請試試。
例2.
假設桌上有11根火柴,甲、乙兩人輪流取,每次最少取一根,最多取3根,甲先取,則甲該如何取才會贏?
(1) 11
…
1
0 乙勝
(2) 11
…
3
0 乙勝
(3) 11
…
2
0 乙勝
由(1)(2)(3)可知,甲取完後剩下1, 2,或3根火柴時,乙都可全取,並得到最後一根火柴。所以甲欲贏就得避免留下1, 2,或3根火柴。
(4) 11
…
4
1
0 甲勝
(5) 11
…
4
2
0 甲勝
(6) 11
…
4
3
0 甲勝
由(4)(5)(6)可推得,甲若留下4根火柴,乙一定會留下1, 2,或3根,於是甲可勝。所以甲在取得最後一根火柴之前,要以留下4根火柴為目標。
(7) 11
…
5
4 乙勝
(8) 11
…
6
4 乙勝
(9) 11
…
7
4 乙勝
由(7)(8)(9)可推得,若甲取完後留下5, 6,或7根火柴,乙就有機會讓火柴數變成4根,於是乙可勝。所以甲得避免留下5, 6,或7根火柴。
(10) 11
8
7 甲可勝
(11) 11
8
6 甲可勝
(12) 11
8
5 甲可勝
由(10)(11)(12)可推得,甲若留下8根火柴,則乙取完後要不剩5根,要不剩6根,再不然就剩7根,於是甲又有機會讓火柴變成4根,贏得勝利。所以甲一開始的時候要以留下8根火柴為目標。
(13) 11
10
8 乙可勝
(14) 11
9
8 乙可勝
由(13)(14)可知,若甲讓火柴剩下9或10根,乙就有機會留下8根火柴,於是乙可勝。所以甲得避免留下9或10根火柴。
總而言之,若甲讓桌上剩下的火柴數為8、4,便可以贏得勝利。而8和4都是4的倍數。若一開始桌上有21根火柴呢?這個策略仍然可行嗎?請試試。
訣竅:
若有n根火柴,兩人輪流取,每次取1至k根,先取者讓桌上的火柴數為k + 1的倍數,則先取者可勝。
因為剩k + 1的倍數根火柴時,無論對手如何取,先取者都可以取出若干根火柴使得剩下的火柴數仍為k + 1的倍數。最後,先取者必可留下k + 1根火柴,而對手無法一次取完,而且無論對手取了幾根,留下的火柴數一定不超過k根,先取者便可全部拿走,獲得勝利。