Can you solve the fortress riddle? - Henri Picciotto

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TED-Ed


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翻译人员: Siyu Lian 校对人员: Yuwei Wu
00:07
Bad news: your worst enemies are at the gate.
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7503
3921
坏消息:你最大的敌人 已经兵临城下。
00:11
For your fledgling kingdom guards the world’s only herd of tiny dino creatures.
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11424
6340
你新生的王国守护着世界上 唯一一群小恐龙。
00:17
To you, they’re sacred.
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17972
1627
它们对你来说是无价之宝,
00:19
To everyone else, they’re food.
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19599
2210
对别人来说,它们只是食物而已。
00:21
The three closest nation-states have all teamed up
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三个最接近的王国
00:25
in what they call an alliance of the hungry
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组成了一个饥饿联盟,
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to smash open your walls and devour the herd.
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28399
3212
他们准备砸开你的城墙, 吃掉你的一群小恐龙。
00:32
Your fortifications will hold off their armies for now.
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你的防御城墙现在还能抵抗得住,
00:35
But when their siege weapons arrive tomorrow,
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2627
但明天他们的攻城武器到来时,
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you won’t stand a chance.
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你就没有赢的机会了。
00:40
Luckily, you have a wall fabricator:
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幸运的是,你有一台城墙制造器。
00:42
if you run it all night, you may be able to reinforce your border
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4088
如果它一晚上不停地运作,
00:46
before the weapons arrive.
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你可以在你的敌人到达之前 加固你的城墙。
00:48
However, it can only create wall segments of a specific, whole number size
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不过,它只能制造出特定和 整数尺寸的墙体。
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that you must determine ahead of time.
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你必须在制造之前 决定好墙体的尺寸。
00:57
Your engineers have been in close consultation with your spymaster.
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你的工程师和间谍专家 进行了密切的讨论。
01:01
Each rival kingdom has wall-busters that come in one specific size.
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每个竞争王国都有一个 特定尺寸的破墙器。
01:07
The clowns’ are all 6 meters,
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小丑王国可以攻破 6 米城墙,
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the royals’ are 9, and the redheads’ are 20.
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皇室王国可以攻破 9 米城墙, 红发王国攻破 20 米城墙。
01:13
Each wall-buster can level a wall segment of the matching size.
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每个破墙器可以攻破 相对尺寸的城墙。
01:18
And they can be combined as well;
20
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2002
破墙器同时还可以组合使用,
01:20
two 6′s can take out a 12 meter wall
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两个 6 米的破墙器可以 攻破 12 米的城墙,
01:23
and a 6 and a 9 could break one that’s 15 meters.
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3587
一个 6 米和一个 9 米 可以攻破 15 米的城墙,
01:27
But a 7 meter wall would hold fast against any of them.
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4087
但一个 7 米的城墙 不会被攻破。
01:32
Meanwhile, large walls aren't necessarily protected.
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3628
同时,大城墙不一定就是安全的。
01:36
Here’s how they could take down 70, 71, and 72 meters.
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96175
5130
这是它们如何可以攻破 70、 71 和 72 米的城墙。
01:41
Your fabricator takes the same amount of time to produce a wall segment
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3921
不论城墙的长度,
01:45
no matter its length, and it’s not particularly fast.
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你的城墙制造器 制造的时间都是一样的。
01:49
So to finish the wall in time,
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109188
2002
但制造的速度不快, 所以要抓紧时间。
01:51
you need the longest segment that can’t be destroyed
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111190
3128
你要制造出不会被任何 尺寸组合的破墙器
01:54
by any combination of the siege weapons,
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114318
2670
摧毁的最长城墙,
01:56
which your enemies have hundreds of.
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116988
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你的敌人有上百个这样的武器。
01:59
What wall length will save your kingdom?
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119824
2711
什么长度的城墙能拯救你的王国?
02:02
Pause here to figure it out yourself. Answer in 3
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122869
2711
在这里暂停一下,想想看。 答案在 3 秒后出现
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Answer in 2
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125580
2544
答案在 2 秒后出现
02:08
Answer in 1
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128124
2335
答案在 1 秒后出现
02:10
It's possible to solve this problem by trial and error.
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130710
3503
你可以通过不停地试错 来找出答案,
02:14
But there’s also a remarkably quick and elegant solution
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134213
3587
但有一个快速并优美的解决方法。
02:17
inspired by an idea that’s thousands of years old:
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137800
3545
这个方法是由一个 数百年前的思想所启发的:
02:21
the sieve of Eratosthenes.
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141345
2169
埃拉托斯特尼筛法 (Sieve of Eratosthenes)
02:23
Eratosthenes of Cyrene was a 3rd century BCE mathematician from ancient Greece
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143806
6256
塞雷纳的埃拉托塞尼斯是公元前 3 世纪的古希腊数学家,
02:30
interested in prime numbers,
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150062
2378
他对质数有强烈的兴趣。
02:32
that is numbers only divisible by 1 and themselves.
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152440
4254
质数是指只能被 1 和自己整除的数字。
02:37
Presumably he grew bored of manually checking whether a given number was prime,
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157445
5005
他对手动检查一个个数字 是否为质数而感到厌烦,
02:42
so he came up with the following technique.
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162450
2836
所以他创造出了一个技巧。
02:45
Make a giant list of numbers.
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165995
2169
先列出一个巨大的数字表,
02:48
X out all of the multiples of 2, except 2 itself.
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168164
3837
删掉除 2 以外, 所有 2 的倍数。
02:52
Now do the same with multiples of 3.
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172460
2461
现在对 3 的倍数做同样的事。
02:55
The even multiples have already been eliminated,
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175129
2753
偶数的倍数已经被除掉了,
02:57
and the odd multiples can all be found in this column.
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177882
3795
所有奇数的倍数都在这列里。
03:02
4 was already accounted for when you did multiples of 2,
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182053
3545
4 已经在删除 2 的倍数时被除掉了。
03:05
so move on to 5.
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185598
1752
所以直接跳到 5 。
03:07
The multiples of 5 and 7 show up conveniently in diagonals.
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187516
4880
5 和 7 的倍数 巧妙的出现在对角线上。
03:12
This method eliminates all possible composite numbers,
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192605
3920
这个技巧排除了所有 可能的复合数,
03:16
leaving only primes behind.
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196525
2294
只留下质数。
03:19
We've already identified every prime less than 121,
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199195
4212
我们已经找出了所有 小于 121 的质数,
03:23
and it’s easy to go higher and higher this way.
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203658
2419
我们可以轻松地找到 越来越大的质数。
03:26
We can use a similar technique with our wall problem
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206619
3420
我们可以用同样的技巧 去排除一整列的数字
03:30
to eliminate entire groups of numbers at once.
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210039
3337
来解决城墙的问题,
03:33
A first, critical step is to be deliberate about the number of columns.
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213834
4880
首先,关键一步就是要认真考虑 需要多少列的数字。
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If we use 6 again, the numbers in each column will be exactly 6 apart.
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218839
4880
如果我们再一次使用 6 列, 每一列的数字都间隔 6 个。
03:43
What that means is that if we identify a number vulnerable to the wall-busters,
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223970
4504
这代表如果我们找到了 一个会被攻破的数字,
03:48
then all the rest of the column below it would also fall.
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228474
3629
这列剩下的数字也同样会被攻破。
03:52
In other words, because your enemies can make 9,
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232520
3211
换句话说,你的敌人 可以攻破 9 米,
03:55
they can make 15, 21, 27, and so on
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235731
4129
它也同时也可以攻破 15、 21、27,等等,
03:59
by adding the clowns’ 6-meter machines.
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239860
3045
加上小丑王国的 6 米破墙器。
04:03
So right away this eliminates 6, 9 and 20, and everything under them.
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243030
5506
可以排除 6、9 和 20 , 以及这列剩下的数字。
04:09
We’ve accounted for the 6′s with the columns,
67
249203
2461
我们排除了所有 6 的倍数,
04:11
so we can focus on combinations of 20′s and 9′s to eliminate more options.
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251664
5505
找到 20 和 9 的组合 来排除剩下的数字。
04:17
Your rivals can easily make 20 plus 9 and 20 plus 20 and everything below.
69
257378
5881
你的敌人可以组合 20 加 9 和 20 加 20,
以及这列剩下的数字。
04:23
Using this approach, we could have eliminated the 70, 71, and 72,
70
263634
5381
使用这个方法,我们可以排除 70、71 和 72,
04:29
and infinitely many other options without having to do any calculations.
71
269015
4754
不需要做任何计算 来排除无数个其他可能。
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In the remaining column there are no multiples of 9 or 20,
72
274103
4171
剩下一列的数字没有 9 和 20 的倍数,
04:38
but 49 jumps out, as 2 times 20 plus 9.
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278274
3712
但是 49 是由 2 乘 20 加 9 得出的。
04:42
There's no way to make 43,
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282236
1960
我们没有办法得出 43,
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so that must be the largest wall segment that your enemies can’t destroy.
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284405
4838
所以这是不会被你的敌人 摧毁的最长城墙。
04:49
And there you have it.
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289493
1377
你终于有了这个数字。
04:50
You plug 43 into the wall fabricator, and after a tense night,
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290870
4212
你设置城墙制造器 来制造 43 米的城墙。
04:55
the sun rises on your now impregnable fortress
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295082
3504
经过紧张的一晚, 太阳照射在你铜墙铁壁般的城墙。
04:58
and a herd that won’t become unhappy meals.
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298586
3211
你的小恐龙们不会变成 别人的盘中餐。
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