Яков Перельман - Живая математика. Математические рассказы и головоломки

Существует мнение, что стол о трех ногах никогда не качается, даже если ножки его и неравной длины. Верно ли это?

Какие углы составляют между собой стрелки часов на рис. 131?

Ответ надо дать по соображению, не пользуясь транспортиром.

Если бы мы могли обойти земной шар по экватору, то макушка нашей головы описала бы более длинный путь, чем каждая точка наших ступней.

Как велика эта разница?

Рис. 131. Какой величины углы между стрелками?

Вам известен, вероятно, шуточный рассказ о том, как девять лошадей расставлены были по десяти стойлам и в каждом стойле оказалась одна лошадь.

Задача, которая сейчас будет предложена, по внешности сходна с этой знаменитой шуткой, но имеет не воображаемое, а вполне реальное решение.

Рис. 132. Если бы мы могли обойти Землю по экватору…

Рис. 133. Превратить эту фигуру в квадрат

Она состоит в следующем: расставить 24 человека в 6 рядов так, чтобы каждый ряд состоял из 5 человек.

На рис. 133 вы видите подобие фашистского знака[33]. Покажите, как двумя сабельными ударами разрубить его на такие 4 части, из которых составляется квадрат концентрационного лагеря - истинный символ фашизма.

На рис. 134 изображена фигура полумесяца[34], составленная двумя дугами окружностей. Требуется начертить знак Красного Креста, площадь которого геометрически точно равнялась бы площади полумесяца.

Рис. 134

Многие любители русской литературы не подозревают, что поэт В. Г. Бенедиктов является автором первого на русском языке сборника математических головоломок. Сборник этот не был издан; он остался в виде рукописи и был разыскан лишь в 1924 г. Я имел возможность ознакомиться с этой рукописью и даже установил на основании одной из головоломок год, когда она была составлена: 1869-й (на рукописи год не обозначен). Предлагаемая далее задача, обработанная поэтом в беллетристической форме, заимствована мною из этого сборника. Она озаглавлена «Хитрое разрешение мудрой задачи».

«Одна баба, торговавшая яйцами, имея у себя к продаже девять десятков яиц, отправила на рынок трех дочерей своих и, вверив старшей и самой смышленой из них десяток, поручила другой три десятка, а третьей полсотни.

Рис. 135, «Условьтесь наперед насчет цены…»

При этом она сказала им:

- Условьтесь наперед между собой насчет цены, по которой вы продавать будете, и от этого условия не отступайте; все вы крепко держитесь одной и той же цены; но я надеюсь, что старшая дочь моя, по своей смышлености, даже и при общем между вами условии, по какой цене продавать, сумеет выручить столько за свой десяток, сколько вторая выручит за три десятка, да научит и вторую сестру выручить за ее три десятка столько же, сколько младшая за полсотни. Пусть выручки всех троих да цены будут одинаковы. Притом я желала бы, чтобы вы продали все яйца так, чтобы пришлось круглым счетом не меньше 10 коп. за десяток, а все 9 десятков - не меньше 90 коп., или 30 алтын»[35].

На этом я прерываю пока рассказ Бенедиктова, чтобы предоставить читателям самостоятельно догадаться, как выполнили девушки данное им поручение.

РЕШЕНИЯ ГОЛОВОЛОМОК 88-117

88. Можно выполнить требуемую работу, раскрыв только три звена. Для этого надо освободить звенья одного обрывка и соединить ими концы остальных четырех обрывков.

89. Чтобы решить эту задачу, нужно прежде всего припомнить из естественной истории, сколько ног у жуков и сколько у пауков: у жука 6 ног, у паука - 8.

Зная это, предположим, что в коробке были одни только жуки, числом 8 штук. Тогда всех ног было бы 6 x 8 = 48, на 6 меньше, чем указано в задаче. Заменим теперь одного жука пауком. От этого число ног увеличится на 2, потому что у паука не 6 ног, а 8.

Ясно, что если мы сделаем три таких замены, мы доведем общее число ног в коробке до требуемых 54. Но тогда из

8 жуков останется только 5, остальные будут пауки. Итак, в коробке было 5 жуков и 3 паука.

Проверим: у 5 жуков 30 ног, у 3 пауков 24 ноги, а всего 30 + 24 = 54, как и требует условие задачи.

Можно решить задачу и иначе. А именно: можно предположить, что в коробке были только пауки, 8 штук. Тогда всех ног оказалось бы 8 х 8 = 64, - на 10 больше, чем указано в условии. Заменив одного паука жуком, мы уменьшим число ног на 2. Нужно сделать 5 таких замен, чтобы свести число ног к требуемым 54. Иначе говоря, из 8 пауков надо оставить только 3, а остальных заменить жуками.

90. Если бы вместо плаща, шляпы и галош куплено было только две пары галош, то пришлось бы заплатить не 140 руб., а на столько меньше, на сколько галоши дешевле плаща со шляпой, т. е. - на 120 руб. Мы узнаем, следовательно, что две пары галош стоят 140-120 = 20 руб., отсюда стоимость одной пары - 10 руб.

Теперь стало известно, что плащ и шляпа вместе стоят 140 - 10 = 130 руб., причем плащ дороже шляпы на 90 руб. Рассуждаем, как прежде: вместо плаща со шляпой купим две шляпы. Мы заплатим не 130 руб., а меньше на 90 руб. Значит, две шляпы стоят 130 - 90 = 40 руб., откуда стоимость одной шляпы - 20 руб.

Итак, вот стоимость вещей: галоши - 10 руб., шляпа - 20 руб., плащ - 110 руб.

91. Продавец имел в виду корзину с 29 яйцами. Куриные яйца были в корзинах с обозначениями 23, 12 и 5; утиные - в корзинах с числами 14 и 6.

Проверим. Всего куриных яиц оставалось:

23 + 12 + 5 = 40.

Утиных

14 + 6 = 20.

Куриных - вдвое больше, чем утиных, как и требует условие задачи.

92. В этой задаче нечего объяснять: самолет совершает перелет в обоих направлениях в одинаковое время, потому что 80 мин = 1 ч 20 мин.

Задача рассчитана на невнимательного читателя, который может подумать, что между 1 ч 20 мин и 80 мин есть разница. Как ни странно, но людей, попадающихся на этот крючок, оказывается немало, притом среди привыкших делать расчеты их больше, чем среди малоопытных вычислителей.

Причина кроется в привычке к десятичной системе мер и денежных единиц. Видя обозначение «1 ч 20 мин» и рядом с ним - «80 мин», мы невольно оцениваем различие между ними как разницу между 1 руб. 20 коп. и 80 коп. На эту психологическую ошибку и рассчитана задача.

93. Разгадка недоумения в том, что один из отцов приходился другому сыном. Всех было не четверо, а трое: дед, сын и внук. Дед дал сыну 150 руб., а тот передал из них 100 руб. внуку (т. е. своему сыну), увеличив собственные капиталы, следовательно, всего на 50 руб.

94. Первую шашку можно поместить на любое из 64 полей доски, т. е. 64 способами. После того как первая поставлена, вторую шашку можно поместить на какое-либо из прочих 63 полей. Значит, к каждому из 64 положений первой шашки можно присоединить 63 положения второй шашки. Отсюда общее число различных положений двух шашек на доске

64 х 63 = 4032.

95. Наименьшее целое число, какое можно написать двумя цифрами, не 10, как думают, вероятно, иные читатели, а единица, выраженная таким образом:

Знакомые с алгеброй прибавят к этим выражениям еще ряд других обозначений:

1°, 2°, 3°, 4° и т. д. до 9°,

потому что всякое число в нулевой степени равно единице[36].

96. Надо представить единицу как сумму двух дробей:

Знающие алгебру могут дать еще и другие ответы:

123456789°; 2345679-8-1 и т. п.,

так как число в нулевой степени равно единице.

97. Два способа таковы:

Кто знает алгебру, тот может прибавить еще несколько решений, например:

99. Число 100 можно выразить пятью одинаковыми цифрами, употребив в дело единицы, тройки и - всего проще - пятерки:

100. На вопрос задачи часто отвечают: 1111. Однако можно написать число во много раз большее - именно 11 в одиннадцатой степени: 1111.

Если у вас есть терпение довести вычисление до конца (с помощью логарифмов можно выполнять такие расчеты гораздо скорее), вы убедитесь, что число это больше 280 миллиардов. Следовательно, оно превышает число 1111 в 250 миллионов раз.

101. Заданный пример деления может соответствовать четырем различным случаям, а именно:

1 337 174: 943 = 1418,

1 343 784: 949 = 1416,

1 200 474:846 = 1419,

1 202 464:848 = 1418.

102. Этот пример отвечает только одному[37] случаю деления: