天平找假币问题

问题:给定12枚硬币,其中有一枚假币,其重量可能比真币重也可能轻,现只提供一个天平,问至少需要几次天平称重才能找到假币。
解决方案
1)将12枚硬币平均分为3堆记为A,B,C,每堆有4枚硬币。将A,B两堆分别放在天平的两端,若天平平衡。说明假币在C堆中。
a)设C堆中的硬币为1,2,3,4。将1,2和3,4分别放在天平的两端,此时天平肯定不平衡,若1,2硬币所在的端比3,4所在的端重。
这里写图片描述
b)将左端替换为1,4,2放在右端,右端将3换下来,同时在其它8枚真币中选取一枚记为甲放在右端。得到如下图:
这里写图片描述
此时,若两边平衡说明3是假币且比真币轻;若左端重,说明1是假币且比真币重;若右端重,说明(没搞清楚,回头再想想?)
若天平不平衡说明假币在A,B两堆中,C堆中的全部为真币:设A堆中的硬币为1,2,3,4;B堆中的硬币为5,6,7,8;分别放在天平的左端和右端,并设左端重
这里写图片描述
将左端换为1,2,5,从C堆中找到一枚真币甲,将天平右端替换为3,4,甲。
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a)此时若天平平衡了,说明6,7,8中有假币,6,7称一次,若平衡说明8是假币,且假币轻,若不平衡,轻的那一端就是假币。
b)若左重右轻,说明1,2中是假币,且假币轻,1,2再称一次就找出来了。
c)若左轻右重,说明3,4中是假币,且假币重,3,4再称一次同样可以找出来了
延伸
若称k次,每次有平衡、左重右轻、左轻右重,3种情况。则k次称量的总情况为3的k次方种,而12枚币中假币可能在其中的一枚且可能比真币重也可能轻,这样总共有24种情况。就需要k次称量所产生的3的k次方种情况能够覆盖硬币的情况即3的k次方大于等于24,则至少需要3次。
对于A,B平衡的情况下,怎么通过3次找到假币,并知道其比真币重还是轻还未想清楚。

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