Алекс Беллос - Капуста, неверные мужья и зебра. Загадки и головоломки для развития критического мышления

Решение этой головоломки предполагает большое количество рутинной работы, но пусть вас это не пугает. Я помогу вам начать ее решать. Поверьте, это потрясающая задача.

Объем кольца для салфеток равен разности между объемом шара и объемом подлежащей удалению центральной части в виде цилиндра с выпуклыми верхней и нижней поверхностями – куполами.

Высота цилиндра составляет 6 сантиметров. Пусть r – радиус шара, h – высота купола, a – радиус поперечного сечения цилиндра, который также является радиусом основания купола. Далее вам понадобятся только формулы объема, которые я с удовольствием привожу ниже.

Формула объема шара: πr 3

Формула объема цилиндра: πa 2× 6 см, или 6 πa 2

Формула объема каждого купола:

Мы уже близки к решению. Объем кольца для салфеток равен объему шара минус объем цилиндра минус двойной объем купола. С помощью теоремы Пифагора мы можем выразить a через r , а также h через r. Следовательно, можно записать объем кольца для салфеток в виде выражения, в котором r – единственная переменная. Это будет длинное выражение, содержащее множество r и π.

Чего же вы ждете?!

Историк Геродот писал, что геометрия была изобретена в Египте при измерении площади участков пахотной земли, затопленной Нилом. Вычисление площади квадратов и прямоугольников до сих пор остается одной из первых задач, которые мы изучаем в геометрии. Для этого необходимо умножить одну сторону на другую, смежную.

Эта простая процедура – все, что вам нужно для решения головоломки под названием Menseki Meiro («Неразбериха с площадями»), придуманной японским изобретателем Наоки Инаба.

Далее вы увидите пример такой головоломки и сможете разобраться в ее сути. Ваша задача – найти отсутствующее значение. Обозначенные на рисунке расстояния не соответствуют реальным размерам фигур, поэтому получить ответ посредством измерения не получится.

Красота этой головоломки в том, что решить ее вы должны геометрически, с помощью целых чисел. Не разрешается портить свою работу уравнениями или – боже упаси! – дробями. Для того чтобы справиться с задачей, дополните большой прямоугольник так, как показано на рисунке ниже. Площадь прямоугольника A должна составлять 20 см 2, так как равна 4 × 5 сантиметров. Это означает, что сумма площадей прямоугольника A и нижнего прямоугольника равна 20 + 16 = 36 см 2, что эквивалентно площади большого прямоугольника слева. Поскольку прямоугольники имеют одинаковую высоту, у них должна быть и одинаковая ширина, а значит, отсутствующее значение – 5 сантиметров.

Ответ

Найдите отсутствующее значение.

Наоки Инаба, пожалуй, самый плодовитый и блестящий разработчик дедуктивных головоломок из всех современных специалистов в этой области, хотя о его работе мало кто знает за пределами родины. Благодаря таким людям, как Инаба, а также компании Nikol в Японии сформировалось, возможно, самое активное сообщество любителей головоломок в мире.

По всей вероятности, вы не слышали о Nikoli, но наверняка знаете о судоку, которые впервые появились в журнале Puzzle Communication Nikoli в середине 1980-х годов. Словом «судоку» в Nikoli назвали головоломку Number Place («Место числа»), опубликованную в американском журнале Dell Pencil Puzzles and Word Games. Если на протяжении прошедшего десятилетия вы жили в пещере, позвольте сообщить, что судоку представляет собой квадрат 9 × 9 клеток с несколькими указанными цифрами. Игрок должен заполнить пустые клетки так, чтобы каждая цифра встречалась в каждой строке, в каждом столбце и в каждом малом квадрате 3 × 3 только один раз. Судоку не пользовались особой популярностью до 1986 года, когда в Nikoli решили размещать заданные цифры симметрично, подобно буквам в кроссворде. Небольшое изменение оказалось эффективным, и головоломка обрела успех в Японии. В конце 2004 года судоку впервые появились на Западе, после того как отставному судье Уэйну Гулду, проводившему отпуск в Японии, попалась на глаза эта головоломка. Гулд разработал компьютерную программу для создания таблиц судоку и продал ее британским газетам, в том числе лондонской Times. Через несколько месяцев после первой публикации судоку в Times головоломку начали ежедневно публиковать многие периодические издания во всем мире.

Есть доля иронии в том, что компания Nikoli обрела известность благодаря головоломке, которую не создавала. Однако с момента выхода ежеквартального журнала Nikoli в нем было опубликовано около 600 новых видов головоломок. Nikoli специализируется на матричных головоломках типа судоку, в которых необходимо заполнять матрицу, обычно в форме квадрата. Внимание к деталям – один из факторов, обеспечивающих к ним интерес: в красивых квадратах судоку элементы расположены симметрично, но даже если симметрии нет, судоку все равно создается с большим вниманием к внешнему виду. Правила всегда очень просты, а постепенное заполнение клеток доставляет огромное удовольствие людям вроде меня и оказывает такое же терапевтическое воздействие, как раскрашивание рисунков. Чтобы пробудить в вас интерес к подобным головоломкам, я выбрал четыре примера.

Тираж журнала, публикуемого Nikoli, – около 50 тысяч экземпляров. Среди его читателей не только любители решать головоломки, но и их создатели, присылающие в редакцию несколько сотен предложений в год. Следующая головоломка – «Прямоугольники» (Shikaku – «разделить на квадраты»); ее идея принадлежит 21-летнему студенту по имени Ёсинао Анпуку. Впоследствии он начал работать в Nikoli и сейчас занимает там должность исполнительного редакционного директора.

Ответ

В головоломке «Прямоугольники» нужно разделить матрицу на прямоугольные и квадратные блоки. Числа в ячейках матрицы определяют площадь блока, содержащего это число (оно эквивалентно количеству ячеек в блоке).

Разберем пример. На представленном ниже рисунке A – исходная матрица, а C – решение, в котором отмечены все прямоугольные и квадратные блоки. Вначале необходимо найти наибольшее число в исходной матрице, поскольку зачастую формы и положение блоков с этим числом будут иметь определенные ограничения. Самое большое число в данной головоломке – 9, а единственно возможные блоки для числа 9 – прямоугольник 9 × 1 или квадрат 3 × 3. В этой матрице нет горизонтальных или вертикальных последовательностей из девяти пустых ячеек, поэтому блок числа 9 должен быть квадратом и может располагаться только в одном положении, показанном на рисунке B. Аналогично единственный прямоугольный блок из восьми ячеек, который содержит число 8, а также единственный прямоугольный блок из шести ячеек, содержащий число 6, должны находиться на отмеченных местах. Как только будут отчерчены некоторые блоки, вы сможете определить позиции других блоков.