
证明:假设爱丽丝灵魂出窍,而且可以附着在所遇到的蚂蚁身上,被附体的蚂蚁若遇到其它蚂蚁,爱丽丝的灵魂便会附着在新遇到的蚂蚁身上…… 则爱丽丝的灵魂从木条中点出发会“畅通无阻”地到达木条的一端再折回。当t=1时爱丽丝的灵魂刚好回到木条中点处,所以在此时间段内最后一个被灵魂附体的蚂蚁当t=1刚好处于木条中点处,故第一个问题得证。
第二个问题所说的充要条件是爱丽丝当t=0时在中间且其左右没有蚂蚁或蚂蚁的数量相等。
证明:假设所有蚂蚁都会灵魂出窍,而且都与爱丽丝的灵魂一样会附着在所遇蚂蚁的身上,则对于任意一只蚂蚁来说无论刚开始选择左或右,其灵魂当t=1时所在地点必然与t=0时出发点关于木条的中点对称。也就是说:任意一只蚂蚁当t=0时的出发点关于木条中点对称点在t=1时必然会被蚂蚁所占据。于是当t=0时木条中点左(或右)面的蚂蚁数目等于当t=1时木条中点右(或左)面蚂蚁数目。由题意得,蚂蚁之间不能穿身而过,所以这N只蚂蚁在木条上的顺序是固定的,即任意一只蚂蚁两边的蚂蚁数目保持恒定。
一方面:当t=0及当t=1时如果爱丽丝都刚好处于木条中点处,那么t=0时爱丽丝左边的蚂蚁与当t=1时爱丽丝右边蚂蚁的数目相等,再由前面的分析可知:爱丽丝左右蚂蚁的数目相等。
另一方面:当t=0时,若爱丽丝在木条中点处且左右蚂蚁数目相等(左右无蚂蚁时极易证明)则当爱丽丝左(或右)边的(N-1)/2只蚂蚁当t=0时所在位置关于木条中点对称点必然会被(N-1)/2只蚂蚁所占据,因此可得除爱丽丝外的(N-1)只蚂蚁当t=0时或当t=1时所处位置不可能时木条的中点(非木条中点的点关于木条中点的对称点不可能是木条中点)再由第一个结论:当t=1时必有一只蚂蚁处于木条中点处,因此只能是爱丽丝。证毕!