2022年MCWC

2022年心算世界杯是该赛事的第九届。在惊喜任务类别中,日本选手小野哲也比嘉直太包揽了前两名。其他值得关注的表现包括:

  • 第三名——卡洛扬·盖舍夫

  • 第五位——塞缪尔·恩格尔

  • 第八名——多梅尼科·曼库索

  • 9日——阿瑞安·舒克拉

惊喜任务分类(2022)

2022年MCWC竞赛类别包含五种不同类型的任务

  • 两个涉及 x / (y^0.5) 的任务

    • 在其中一个版本中,x = 1000(该任务由Aaryan Shukla完成)

    • 在另一版本中,x 是变量

  • 3A + 4B + 5C + 6D + 7E
    (此任务由Samuel Engel完成)

  • (a^b) / (c^d)

  • (a × b × c)^0.5,类似于乘法/根号类别
    (该任务由Kaloyan Geshev 和Domenico Mancuso赢得)

计算联盟修改说明

经过若干调整后,计算联盟版本的这些问题通常比MCWC的难度更高

  • 第二类中,表达式采用横向而非纵向排版,使得逐位快速计算更为困难。

  • 第三类中,参赛者必须计算结果,而非仅仅比较两个数值。

  • 第四类中,MCWC问题采用整数答案设计,并允许因式分解;而在计算联盟中,此限制已被取消。

示例 #1

929 / (286^.5)

(简单级别)

我们只需将上述结果计算到最接近的整数(或两位有效数字)。

一般而言,若首次尝试就寻求正确答案,计算平方根的三位有效数字是合适的。在此需注意:

  • 17的平方等于289

因此,286.5小于17

这意味着答案略大于929/17。计算:

  • 929 ÷ 17 =54.647

这得出的结果四舍五入为55,该结果精确到最接近的整数。

通过估算实现精确度

我们可通过简单的估算技术来验证正确性。

首先,请注意16²17²之间的差值等于这两个数的和:

  • 16^2 → 256

  • 17² → 289

  • 差值 →33

由于 286比289少3,线性插值得出:

  • 17 − (3 / 33) ≈16.91

这已经提供了四位有效数字的精度;三位就足够了。

其次,请注意:

  • 929 / 16.9 = (929 / 17.0) × (17.0 / 16.9)

因子17 / 16.9相当于在结果中添加约1 / 169

由于929除以17等于54.647,因此在0.3到0.33之间相加,其结果仍可精确到两位有效数字为55。若要求更高精度,亦可获得第三位有效数字。

示例 #2

1000 / 974611^.5

(高级水平)

该格式基于2022年MCWC竞赛的挑战任务。原始挑战任务要求精确到八位有效数字,这或许是MCWC有史以来最难的任务。仅有两名参赛者获得了正确分数。

当前的计算联盟版本要简单得多——事实上,这是2022年MCWC类别中最简单的任务

这个问题可以通过定量推理来解决,无需任何练习过的开平方技巧。

我们注意到:

  • 900^2 < 974611 < 1000^2

因此,974611.5介于9001000 之间。

这只剩下两个合理的答案:

  • 1.01.1

由于974611远 比900的平方更接近1000的平方,我们可以确信地得出结论:答案是:

  • 1.0

示例 #3

(1482 × 1945 × 3929)^0.5

(专家级)

MCWC版本的此问题设计旨在:

  1. 竞争者可以收集重复因子,并且

  2. 最终答案将是一个整数

例如,如果某个数因式中出现两个数字,则每个数字均可除以2,同时保留外部因式2。

计算联盟避免涉及那些仅测试单一受限技巧应用、且实用性有限的题目。这并非意味着该原理本身应被回避——将四位数简化为三位数可能极具价值——但仅限于能立即识别因子的情况。

这里没有重复的因素

  • 3929是质数

  • 1945 =5 × 389

  • 1482 =2 × 3 × 13 × 19

因此必须进行直接计算。

这是一个专家级难题。将三个四位数相乘、暂存结果再求平方根,除非数字组合极为特殊,否则极其困难。先求平方根再相乘则更为棘手。

所需答案是:

  • 106420

渐进逼近

如果每个根只计算到最接近的整数:

  • 1482.5 ≈38

  • 1945.5≈44

  • 3929.5 ≈63

然后:

  • 38 × 44 × 63 =105336
    (偏差约1%——不够接近)

增加一位有效数字:

  • 38.5 × 44.1 × 62.7 =106455
    (偏差约0.03%——仍不足够)

添加第二个附加数字:

  • 38.50 × 44.10 × 62.68 =106421
    (仅相差1

然而,这需要将三个未知的四位数相乘,这要求极其苛刻。

通过调整进行估计

粗略估计:

  • (1500 × 3900 × 1950)^0.5 →106806
    (精度在0.4%范围内,但仍不够精确)

为进一步完善这一分析,我们研究了舍入效应:

  • 四舍五入:1482 → 15003929 → 3900

追加金额:

  • 18 × 1945 × 3929

减去金额:

  • 29 × 1482 × 1945

近似:

  • 18 × 3929 ≈71000

  • 29 × 1482 ≈43000

净增:

  • (71000 − 43000) × 1945 ≈54,000,000

为弥补这一缺失,请将1945年向下调整:

  • 54,000,000 / (1482 × 3929) ≈9

所以使用:

  • 1500 × 3900 × 1936

现在:

  • 1936 × 1.5 =2904

  • 2,904,000

开平方:

  • (2,904,000 × 1936)^0.5 ≈106422
    (仅相差2

这将问题从三个四位数乘法简化为两个四位数乘法

进一步削减

由于个位数相加等于10,我们可以应用:

  • (2904 × 1936) = (2420 + 484)(2420 − 484)

  • = 2420² − 484²

这是因为:

  • 个位数相加等于10

  • 两个数字之间的差值小于2×1000

实际上,标准的从左到右乘法运算可能仍然更可取,但这种结构值得注意。

关键决策在于如何确定(A × B × C)^0.5形式的表达式中使用的位数。正确的方法很大程度上取决于具体情境——所需精度与时间限制。

示例 #4

(3 × 96668808) + (4 × 65563512) + (5 × 21717994) + (6 × 65810781) + (7 × 22927653)

(专家级)

在MCWC比赛中,这道题采用了竖式格式,便于快速扫描和逐位相乘(而我赢得了这项任务)。

在计算联盟中,问题采用横向排版。

除非你习惯在脑中存储9位或10位数字,否则来回扫视是不可避免的。无论是从左到右还是从右到左的乘法都适用。若你习惯2×1的乘法运算,我建议采用两位数为单位的分组方式

分块工作:

  • (3×8) + (4×12) + (5×94) + (6×81) + (7×53) = 1399,写99,进位13

  • (3×88) + (4×34) + (5×79) + (6×7) + (7×76) = 1369,69,进位13

  • (3×66) + (4×56) + (5×71) + (6×81) + (7×92) = 1907,07,进位19

  • (3×96) + (4×65) + (5×21) + (6×65) + (7×22) =1197,写出1197

最终答案: 1197076999

逐位计算也是可行的,但需要进行更多扫描操作,并对数字进行更细致的追踪。

示例 #5

(24^4) / (5^6)

(高级水平)

这是另一种格式,其中计算联盟版本比MCWC版本更难,后者仅需做出大于/小于的判断。

难度随所需有效数字的数量而变化。

选项1

将表达式拆分:

  • ((24^4) / (5^4)) × (1 / 5^2)

  • → (24/5)⁴ / 25

计算:

  • 4.8² =23.04

  • 23.04² ≈529

现在:

  • 525 ÷ 25 =21

选项2

中途重组:

  • (24² / (5³))²

  • → (576 / 125)²

自:

  • 575 ÷ 125 =4.6

然后:

  • 4.6² ≈21

基准调整洞察

我们也可以改写为:

  • (25⁴ / 5⁶) × (24 / 25)⁴

  • = 25 × (24 / 25)^4

将25乘以(24/25)四次,会产生一次完整的1的缩减,随后是三次略小的缩减——这几乎立刻表明答案是21

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