Аннотация: Прекрасное времяпровождение для пионеров и пенсионеров Головоломки Сэма Лойда Представлено более 50-и новых решений.Редакторы изданий книг Сэма, обратите внимание.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Головоломки и задачи Сэма Лойда из книги "Математическая мозаика" "Мир", Москва, 1980г. В книге 280 головоломок. Книга хорошая, хотя и встречаются опечатки. Удивление вызывает обложка - на ней даны три рисунка представляющие собой решения трёх головоломок. Иначе, как глупым такое решение оформителя и не назовёшь. Нет оглавления, где бы были перечислены все задачи. Оно необходимо для быстрого поиска нужной головоломки, если забыл её номер.
Я решил половину головоломок. Список решённых головоломок приведён в конце статьи. Мои решения (иногда и ответы) для некоторых головоломок отличны от решений автора книги Сэма Лойда (далее Сэм) и редактора книги Мартина Гарднера (далее М.Г.). Эти свои решения я и представляю в данной статье.
Сами тексты головоломок и их решения можно увидеть по адресу:
Вот одна любопытная задача, которую я придумал, пока трясся из Биксли в Квиксли верхом на длинноухом муле. Я спросил дона Педро, моего проводника и уроженца этих мест, который шел впереди и тянул мула за повод, может ли мой скакун двигаться с другой скоростью. Он сказал, что может, но та, другая, скорость гораздо меньше этой, так что я продолжал свое путешествие, не пытаясь ничего изменить.
Дабы подбодрить дона Педро, который в нашем предприятии служил главным двигателем, я сказал, что нам следовако бы заглянуть по дороге в Пиксли и подкрепиться свежей порцией горючего; естественно, с этого момента дон Педро не мог думать уже ни о чём другом, кроме Пиксли.
Проехав 40 минут, я спросил, какой путь мы проделали, на что дон Педро ответил:
- Ровно вдвое меньше, чем отсюда до Пиксли.
Преодолев ещё 7 миль, я спросил:
- Далеко ли до Квиксли?
Он ответил как и прежде:
- Ровно вдвое меньше, чем отсюда до Пиксли.
Ещё через час мы прибыли в Квиксли, что побуждает меня спросить вас, чему равно рсстояние от Биксли до Квиксли?
М.Г.(редактор книги) пишет, что Сэм использует в ответе два временных интервала, указанных в условии задачи, но что они на самом деле для решения не нужны и решает задачу своим способом. Я же решил её способом, которым, возможно, решал её Сэма, который мне кажется более общим. Исходя из того, что мул, двигаясь с постоянной скоростью, треть пути до Пиксли прошёл за 40 мин., а треь пути после Пиксли прошёл за 60 мин, делаем вывод, что вторые трети пути были в полтора раза длиннее, чем первые. Первые трети пути приравняем к 1 части, а вторые - к 1,5 частям. Тогда:
7 миль = 5 частей
X(расстояние от Биксли до Квиксли) = 7,5 частей
Пропорция:
7/X = 5/7,5
X = 10,5 миль
N10.Два индюка
Эти два индюка вместе весят 20 фунтов, - сказал мясник,- однако фунт мяса индюшонка стоит на 2 цента дороже, чем фунт мяса крупного индюка.
Миссис Смит купила индюшонка за 82 цента, а миссис Браун заплатила $2 96 центов за большого индюка. Сколько весил каждый индюк?
Появлением этого решения я обязан читательнице Ольге. Она задала вопрос о решении этой задачи в котором не использовалось бы квадратное уравнение. Решение очень простое.
Находим среднюю цену фунта индючатины: (296 + 82)/20 = 18,9цента
Цена индюшонка > 18,9 > Цена индюка. Разница между ними = 2 центам.
N14.Какой величины точильный круг достался второму компаньону?
Два сирийца купили точильный круг. Они решили, что сначала кругом будет пользоваться старший из владельцев, а когда круг умeньшится ровно вдвое, он передаст его второму компаньону.
Круг имел в диаметре ровно 22 дюйма, а в середине его имелось отверстие для оси диаметром 3 и 1/7 дюйма.Чему должен равняться диаметр круга, когда его получит второй компаньон?
Решение Сэма длинное и непонятное.
Моё решение значительно проще. Диаметр круга, который получит второй компаньон можно легко найти если приравнять объёмы той части круга, которая будет сточена первым компаньоном к той его части, которая достанется второму компаньону.Все объёмы представляют собой прямые цилиндры одинаковой высоты, после сокращений получим равенство:
d3×d3 - d2×d2 = d2×d2 - d1×d1
где:
d1 - диаметр отверстия для оси - 3 и 1/7 дюйма.
d2 - диаметр т. круга для второго компаньона.
d3 - наружный диаметр т. круга - 22 дюйма.
Решаем равенство относительно d2 и получаем ответ: d2 = 15 и 5/7 дюйма.
N23.Как разделить заработок?
За 5 долларов Хоббс и Ноббс согласились посадить картошку на поле фермера. Ноббс может засадить кортошкой борозду за 40 минут и с той же скоростью засыпать борозду землёй. Хоббс же способен засадить борозду за 20 минут, но зато, пока он засыпает землёй 2 борозды, Ноббс засыпает целых 3.
Хоббс и Ноббс работали всё время с постоянной скоростью, пока не обработали всё поле. Зная, что на поле сделано 12 борозд, скажите, каким образом следует разделить 5 долларов, чтобы каждый получил свою долю пропорционально проделанной им работе?
Решение Сэма, так мне кажется, страдает отсутствием логики.
Моё решение кажется мне более логичным:
1.Определим производительность работников:
Н - засадить б. - 40мин. или 3/2 б/ч
Н - закопать б. - 40мин. или 3/2 б/ч
Х - засадить б. - 20мин. или 3 б/ч
Х - засыпать б. - 60мин. или 1 б/ч
2.Определим время выполнения всей работы (посадка изасыпка 12 борозд) каждым из работников:
Н - засадить 12 б. - 12:3/2=8ч
Н - закопать 12 б. - 12:3/2=8ч
Нобс один выполнит всю работу за 16ч.
Х - засадить 12 б. - 12:3=4ч
Х - закопать 12 б. - 12:1=12ч
Хобс один выполнит всю работу за 16ч.
Сохранится ли это равенство, если Нобс и Хобс будут работать вместе, каждый на своей половине поля (6 борозд)? Для проверки этого предположения в выкладки пункта 2. вместо 12 б. подставим 6б б. и получим, что каждый из работников справится со своей работой за одно и то же время - за 8ч. Значит, заработок надо поделить между ними поровну.
N25.Чему равна глубина озера?
Поэт Г. Лонгфелло был прекрасным математиком и не раз отмечал, сколь плодотворное воздействие на фантазию студента оказывают привлекательные одежды, в которые, не в пример сухому языку учебников, можно облечь математические задачи.
Задача о водяной лилии - одна из задач, которые Лонгфелло ввел в свой роман 'Каванаг'. Она столь проста, что по силам всякому даже не очень сведущему в математике человеку, но столь ярко иллюстрирует важный геометрический факт, что он становится памятен уже навсегда. Я не помню, как дословно сформулировал эту задачу в нашей беседе Лонгфелло, но суть ее сводилась к следующему. Лилия, на одну пядь поднимавшаяся над поверхностью воды, под порывом свежего ветра коснулась поверхности озера в двух локтях от прежнего места; исходя из этого, требовалось определить глубину озера.Поэт Г. Лонгфелло был прекрасным математиком и не раз отмечал, сколь плодотворное воздействие на фантазию студента оказывают привлекательные одежды, в которые, не в пример сухому языку учебников, можно облечь математические задачи.
Как это показанона рисунке, лилия на 10 дюймов поднимается над поверхностью воды, а если её потянуть в сторону, то она исчезнет под водой в точке отстоящей на 21 дюйм от того места, где она находилась первоначально. Чему равна глубина озера?
Сэм использовал для решения задачи теорему Эвклида. Я не помню чтобы мы её проходили в школе, поэтому использовал для решения всем известную теорему Пифагора.
На рисунке приведённом Сэмом в ответе обозначим точку пересечения хорд АС и ЕD Буквой B, тогда:
AB = 10
BD = 21
AC = CD = R
BC = R-10
Запишем уравнение для прямоугольного треугольника CBD:
BC*BC + BD*BD = CD*CD
Подставляем и получаем:
R*R - 2*R*10 + 10*10 +21*21 = R*R
20R = 541
R = 27,05
Глубина озера BC = 27,05 - 10 = 17,05 дюймов.
N31.Переправа через реку четырёх ревнивых пар.
Рассказывают, что четверо мужчин отправились со своими возлюбленными на загородную прогулку, но неожиданно у них на пути оказалась река. У берега молодые люди обнаружили лодку, однако она вмещала только двоих. Посреди реки, как вы видите на рисунке, имелся небольшой островок. Все мужчины в компании были страшно ревнивы
Условия переправки ревнивых пар:
1.Никто из мужчин не соглашался, чтобы его будущая невеста хоть ненадолго осталась один на один с другим мужчиной (или мужчинами), если только его самого не будет рядом.
2.Никто из мужчин не должен был также садиться в лодку один, если какая-либо другая девушка, кроме его невесты, оставалась одна на берегу или на острове.
С такими условиями мне, для моего решения, не потребовался остров.
у Сэма - 17 ездок, у меня - 13 ездок (стрелки > < показывают направление ездки); ABCD - мужчины, abcd - девушки:
1.ABCDcd..>..ab
2.ABCDacd.<..b
3.ABCDd...>..abc
4.ABCDad..<..bc
5.ABCD......>..abcd
6.ABCDa...<..bcd
7.BCD.....>..Aabcd
8.ABCD....<..abcd
9.CD......>..ABabcd
10.ACD....<..Babcd
11.D......>..ABCabcd
12.AD.....<..BCabcd
13.0......>..ABCDabcd
Возможно, что здесь дело в переводе. Я пытался посмотреть оригинал в интернете, но там они разрешают предварительный просмотр только до 24 страницы и моя попытка окончилась безрезультатно
N32.Эксцентричный учитель.
Одна из идиотских задач Сэма. Он не менее эксцентричен, чем учитель в этой задаче. Кто это меряет возраст в днях? Только возраст грудничков до месяца меряют в днях! Бред! Конечно же возраст мальчика равен 3,5 годам! В тексте задачи нет указания на измерение возраста в днях.
N34.Кто перетянет канат в последнем случае?
На рис 1 квартет тучных парней тянет с той же силой, что и пятёрка пышных сестёр.
Значит: парень тянет с силой 1/4, а сестра - с силой 1/5.
На Рис 2 дуэт пышных сестёр и тучный парень могут противиться тощим близнецам.
Значит: бизнецы тянут с силой 13/20.
На Рис 3 Тощие близнецы и трио пышных сестёр - ПРОТИВ - одной пышной сестры и квартета тучных парней.
Кто перетянет канат в последнем случае?
Значит: 25/20 - ПРОТИВ - 24/20
Последнее предложение в ответе должно звучать так:
"Таким образом, выиграет левая команда, поскольку её тягловая сила на 1/20 больше, чем у правой команды."
Ответ Сэма: "...1/5..." - неверен! Возможно, что это - ошибка при переводе, или просто опечатка
N35.Каков диаметр футбольного мяча.
Для заказа мяча по почте нам нужно было указать требуемое число дюймов, но мы не знали, идёт ли речь о площади резиновой оболочки или же об объёме воздуха, заключённого внутри мяча. Поэтому мы решили заказать мяч, у которого число квадратных дюймов, выражающее площадь поверхности, равнялось числу кубических дюймов, выражающему объём!
Сумеют ли любители головоломок назвать диаметр заказанного мяча?
Для решения достаточно приравнять выражения для вычисления объёма и поверхности шара (мяча):
4*п*R*R*R/3 = 4*п*R*R;
R = 3; D = 6.
Сэм же затумаивает своё решение школьным доказательтвом вывода формулы для объёма шара.
N36.Сколько акров содержится во внутреннем треугольном озере?
Вопрос, который я хотел бы теперь задать любителям головоломок, состоит в том, чтобы определить сколько акров должно содержаться в треугольном озере, окружённом квадратными полями площадью соответственно 370, 116 и 74 акра.
Решение Сэма оригинально. Такое решение можно было получить идя от ответа к задаче, что доступно создателю головоломки. Моё решение основано на традиционном подходе, См. рис.:
S = c*h/2
Для левого треугольника запишем:
h*h = a*a - (c-d)*(c-d)
Для правого треугольника запишем:
h*h = b*b - d*d
Приравняем правые части выражений и после сокращений получим:
h = корень из242/185; c = корень из 370. Подставляем и получаем:
Площадь озера S = корень из 121 = 11акров.
N44.Когда две стрелки сольются в следующий раз.
Часы показывают ровно полдень, так что стрелки слились. Томми как раз и рзмышляет над тем, кода они сольются вновь. (Нас интересует точное время, вплоть до долей секунды)
Решение Сэма просто и элегантно, я же решал академически, напролом.
Vм = 6град./м - угловая скорость минутной стрелки.
Vч = 0,5град./м - угловая скорость часовой стрелки.
Sм = Vм*t - путь минутной стрелки до встречи (в градусах)
Sч = Vч*t - путь часовой стрелки до встречи (в градусах)
Vм*t -360 = Vч *t; или 6*t - 360 = 0,5*t;
t = 65м 27,27С; или 1час 5м 27,27с.
N60.Исчезнувшие пенни
Две подруги продавали на рынке яблоки, когда миссис Смит куда-то позвали. Она попросила подругу миссис Джонс продать за неё остаток яблок.
Оказалось, что у каждой из женщин было одинаковое число яблок, но у миссис Джонс яблоки были крупнее, и она продавала их по 2 штуки за пенни, тогда как яблоки миссис Смит шли по 3 штуки за пенни. Джонс смешала все яблоки вместе и стала продаваать их по 5 штук за 2 пенса.
Когда миссис Смит вернулась на следующий день, все яблоки были проданы, но начав делить выручку они обнаружили, что не хватает 7-ми пенсов.
Предположим, что подруги поделили деньги поровну. Скажите тогда, какуя сумму потеряла миссис Джонс из-за своего неудачного партнёрства?
Мне кажется,что моё решение проще. Обозначим количество яблок у каждой миссис через Х и запишем уравнение:
Общая реальная выручка на двоих: (420:5)*2 = 168 пенни.
Разница: 175-168 = 7 пенни
Разделим поровну: 168:2 = 84 пенни.
Недостача у миссис Джонс: 105-84 = 21 пенс.
N61.2.На какое расстояние жираф опередит гиппопатама?
Если в двухмильном забеге жираф может выиграть у носорога 1/8 мили, а носорог способен опередить гиппопотама на 1/4 мили, то на какое расстояние жираф мог бы опередить гиппопатама?
Моё решение проще и логичнее. Если на дистанции в 2 мили носорог опережает гиппопатама на 1/4 мили, то на дистанции в 1 и 7/8 мили он опередит гиппопатама на 15/64 мили. Тогда жираф на дистанции в две мили опередит гиппопатама на 1/8 + 15/64 = 23/64 мили.
N62.Марки на доллар
Ошибка в условии задачи, пропущено тире. Должно быть: "Дайте мне двухцентовых марок, в десять раз больше - одноцентовых, а на остальное - пятицентовых марок."
N72.Дэдвудский экспресс
Поезд доставил в городок 2 ящика для юной леди. Между проводником и шахтёрами, приятелями этой леди, которые явились за грузом, произошёл спор.
Дело в том, что проводник хотел взять плату за провоз ящиков согласно прейскуранту - по $5 за кубический фут. А шахтёры утверждали, что по действующим на шахте законам всегда платят за погонный фут.
Проводнику в конце концов пришлось принять их условия: он измерил длину ящиков и взял по $5 за погонный фут. Оба ящика имели форму правильных кубов, и один был ровно вдвое ниже другого
Самое странное состоит в том, что, приложив ящики друг к другу и замерив их суммарную длину, проводник обнаружил, что в обоих случаях цены на провоз не отличались даже на тысячную цента: можно было с равным успехом брать по &5 как за кубический так и за погонный фут.
Каковы размеры двух ящиков?
Сэм говорит в задаче о футах, а в ответе у него - дюймы.
Обозначив ребро маленького ящика через Х, а ребро большого ящика через 2*Х, запишем изложенное Сэмом в задании на языке математики:
X + 2*X = X*X*X + 8*X*X*X, после сокращений получим:
1 = 3*X*X,
Х = корень квадратный из 1/3, или Х = 1/1,732 = 0,5773 фута.
2*X = 2/1.732 = 1,1547 фута.
N73.Передвигая одновремённо по два бокала за четыре хода измените их расположение так, чтобы пустые бокалы чередовались с полными. Исходное состояние: 4 полных бокала следом за 4-мя пустыми в одну линию.
Я решил эту задачу за два хода, меняя по два бокала местами, ведь в задаче не сказано, что передвигать необходимо пару рядом стоящих бокалов.
1-й ход: меняем местами первый и восьмой бокалы.
2-й ход: меняем местами третий и шестой бокалы.
N78.Разрежьте квадратную мозаику 5*5 квадратов на минимальное количество частей из которых можно было бы сложить два квадрата.
В данном случае головы не должны быть повреждены, и поэтому разрезать квадрат можно только вдоль линий соединения. Заметим кстати, что студентам, знакомым с задачей Пифагора, не составит большого труда определить, сколько голов должно содержаться в меньших квадратах.
Вот моё решение:
N79.Укажите размеры креста, площадь которого равнялась бы площади остальной части флага.
На датском флаге изображён белый крест на красном фоне; правила требуют, чтобы площадь белого креста составляла ровно половину всей площади флага. Допустим, что длина флага составляет 7 и 1/2 фута, а ширина - 5 футов.
Решение Сэма лаконично, но непонятно. Непонятно также, почему он вёл вычисления с тоностью до пятого(?) знака, возможно ему под руку попал арифмометр. Я же, обозначив через Х толщину креста, написал выражение для вычисления площади креста и приравнял его к половине площади флага:
Верблюжью шерсть, используемую при выделке шалей и дорогих ковров, крестьяне обычно продают крупным торговцам при посредстве перекупщиков. Дабы не прогореть, перекупщик никогда не покупает шерсть про запас, однако, как только поступает заказ от торговца, он всегда находит желающего продать шерсть и берет как с покупателя, так и с торговца по 2 % комиссионных, зарабатывая таким образом 4 % на всей операции. Более того, с помощью жульнических манипуляций с весами перекупщику всегда удается увеличить свой доход, особенно если ему попадается неопытный клиент, который доверчив настолько, что верит его словам и клятвенным заверениям.
Я хочу предложить вам одну забавную головоломку, связанную с подобной сделкой, которая показывает, насколько просты методы перекупщика. Приобретая шерсть, перекупщик помещал ее на короткий рычаг своих весов, что давало ему лишнюю унцию шерсти на каждый фунт веса, а продавая шерсть, он менял рычаги местами и недодавал по одной унции на каждый фунт. Благодаря этому он получил лишних 25 долларов.
Моё решение нагляднее, логичнее и проще:
Х - стоимость шерсти
(15/16)*Х - столько денег ушло на покупку шерсти.
(17/16)*Х - сумма полученная перекупщиком от продажи шерсти.