Hanois tårn og matematisk induksjon
Lov på eksamen
- Kalkulator
- CAS
- Graftegner og regneark
- Lærebok, formelsamling og egne notater
Ikke åpent internett, kommunikasjon med andre eller kunstig intelligens.
Kan den løses uten PC?
Alle deloppgavene kan løses uten PC.
Fra 2027 er det bare kalkulator og skriftlige hjelpemidler på del 2. Vurderingen er gjort med KI og kan inneholde feil.
Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.
Spillet «Hanois tårn» består av tre pinner og en mengde disker med ulik radius som skal tres på pinnene.
Når spillet starter, skal alle diskene være plassert på samme pinne. Ingen av diskene skal ha en større disk liggende oppå seg.
Målet er å flytte alle diskene over på én av de to ledige pinnene. Det er bare lov å flytte én disk av gangen. Diskene som ikke flyttes, må ligge på en pinne. Det er aldri lov å plassere en større disk oppå en mindre disk.
Det minste antallet forflytninger du må gjøre for å flytte disker kaller vi .
Bestem .

Det er en rekursiv sammenheng mellom og .
Bestem den rekursive sammenhengen. Bruk denne til å bestemme .

Det finnes også en eksplisitt formel for .
Undersøk og finn denne formelen.
Bevis formelen ved å bruke induksjon på antall disker .
Fasit
, ,
Bevist ved induksjon, se løsningsforslag.
LøsningsforslagKI-generert
Med 3 disker må vi først flytte de 2 øverste diskene over på hjelpepinnen. Det tar 3 trekk (siden ). Deretter flytter vi den nederste (største) disken direkte til målpinnen — det er 1 trekk. Til slutt flytter vi de 2 diskene fra hjelpepinnen oppå den store disken på målpinnen, som igjen tar 3 trekk.
Totalt antall trekk blir da
Samme resonnement som i a) gjelder for et vilkårlig antall disker . For å flytte disker fra startpinnen til målpinnen må vi
- flytte de øverste diskene over på hjelpepinnen: trekk
- flytte den største (nederste) disken direkte til målpinnen: trekk
- flytte de diskene fra hjelpepinnen oppå den store disken på målpinnen: trekk
Dette gir den rekursive sammenhengen
Vi bruker sammenhengen til å regne oss trinnvis oppover til :
Vi ser på verdiene vi fant i b):
Hvert tall er nøyaktig mindre enn en potens av :
Dette gir mistanke om den eksplisitte formelen
Vi beviser formelen ved komplett induksjon på .
Grunntilfelle ():
Formelen stemmer for .
Induksjonshypotese: Anta at formelen er sann for et vilkårlig , altså at
Induksjonssteg: Vi skal vise at formelen da også er sann for . Fra den rekursive sammenhengen i b) har vi . Setter vi inn induksjonshypotesen får vi
Dette er nettopp formelen for .
Konklusjon: Siden formelen er sann for , og siden den er sann for hver gang den er sann for , følger det ved induksjon at