Icosian

Het spel icosian heeft als doel een route te vinden langs de ribben van een twaalfvlak zodat elk hoekpunt slechts één keer wordt aangedaan. Het spel werd beschreven door de Ierse wiskundige William Hamilton(1805-1865).

In de moderne grafentheorie zoeken we naar een rondgang waarbij elk hoekpunt van de graaf één keer wordt aangedaan. Een hamiltonpad is een route die eindigt bij het beginpunt.

Haberdasher puzzel

In 1907 werd een bundeling van meer dan 100 puzzelproblemen gepubliceerd in het boek Canterbury puzzels van Henry Dudeney (1857 – 1930 . Dudeney was een Engels auteur en wiskundige met een voorliefde voor logische puzzels en wiskundige spelletjes.  Eén van de meest bekende puzzels is de volgende: gegeven is een gelijkzijdige driehoek. Maak met slechts 3 insnijdingen van de driehoek 4 puzzelstukjes die kunnen omgevormd worden tot een vierkant met dezelfde oppervlakte als de gegeven driehoek.

Een mogelijke oplossing wordt gegeven als volgt:

 

  1. Het midden van  AB is D en van  BC is het E.
  2. Verleng AE to F zodat EF=EB.
  3. G is het midden van AF.
  4. Met G als middelpunt beschrijven we de boog AHF, waarbij H gelegen is op het verlengde van EB
  5. Met E als middelpunt tekenen we de boog HI.
  6. Construeer J op AC zodat IJ=BE
  7. Teken  IE
  8. Teken uit  D en J de loodlijnen op  IE met voetpunten K and L.

 

Een alien

 

Op het bord staat de vergelijking

    \[x^3-19x^2+103x-247=0\]

Een alien komt binnen en roept: een drievoudige wortel! Net als wij heeft het buitenaards wezen 2 handen die onderling symmetrisch zijn. maar hoeveel vingers heeft hij (zij of het) aan elke hand?

antwoord

  • Als er een drievoudige wortel is dan is de vergelijking te schrijven onder de vorm (x-k)^3=0 of

        \[x^3-3kx^2+3k^2x-k^3=0\]

  • Nu is 247 geen derdemacht in ons tientallig stelsel, dus het gaat zeker al over een ander talstelsel. Noteer met b de basis van dat talstelsel.
  • De basis b moet even zijn, want onze alien heeft twee handen die symmetrisch zijn.
  • Verder moet b zeker groter zijn dan 10 want hij ziet het cijfer 9 staan.
  • Dus moet 3k=(19)_b of 3k=b+9. Hieruit volgt dat f=\frac{b+9}{3}.
  • Ook moet 3k^2=(103)_b of 3k^2=b^2+3. Als we hierin k vervangen door \frac{b+9}{3} vinden we 2b^2-18b-72=0. Bijgevolg is k=12 of k=-3. Dit laatste kan uiteraard niet.
  • Controleer nog of k ^3=(247)_b met b=12. Dit klopt.
  • Het buitenaards wezen heeft 6 vingers aan elke hand.

De gewichten van Bachet

Dit probleem werd 400 jaar geleden aangekaart door de Franse wiskundige Claude Gaspard Bachet de Méziriac(1581-1638): wat is de kleinst mogelijke verzameling gewichten waarmee je iedere gehele kilo van 1 tot 40 kan afwegen?

Eigenlijk staat dit raadsel in het liber Abaci van Leonardo Pisano(1202). Bachet was een dichter, vertaler en tolk en was de schrijven van het raadselboek Problèmes plaisants et délectable qui se font par les mombers(1612). In dit standaardwerk voor creatieve wiskunde staat onder andere dit probleem.

Elk natuurlijk getal tussen 1 en 40 kan je in het drietallig talstelsel schrijven. Daarvoor heb je enkel de getallen 1,3,9 en 27 nodig. Dit zijn onze basisgewichten. Maar hoe kunnen we dan alle gewichten tussen 1 en 40 afwegen?

  • In de drietallige schrijfwijze komen alleen nullen en enen voor: neem bvb. 13=(111)_3=1+3+9. Dus kan je met de gewichten 1,3,9 een gewicht van 13 afwegen.
  • Wat te doen als er een 2 voorkomt in de drietallige schrijfwijze? Neem bvb. (121)_3=1+2*3+9=1+(3-1)*3+9=1-3+2*9=1-3+(3-1)9=1-3-9+27=16  Je kan dit dan schrijven als 1+27 = 16 +3 +9. Leg dan de gewichten 1 en 27 op de linker schaal en de gewichten 3,9 samen met het gewicht 16 op de rechterschaal.
  • Omdat de som van 1,3,9 en 27 juist 40 is kan je dus zo elk gewicht tussen 1 en 40 afwegen!

Een getal raden

Je mag  een getal kiezen  uit de verzameling {0,1,2,…,15}. Hoe kan ik met een minimum aantal ja/neen vragen dit getal raden?

Antwoord

 

 

  • Een eerste mogelijk is te werken via de binaire schrijfwijze van het getal. Elk getal uit de gegeven verzameling heeft een unieke schrijfwijze met 4 nullen of enen in het tweetallig stelsel. Je n-de vraag is dan : is het n-de cijfer een 0 of een 1 (met n=1,2,3 of 4).
  • Met minder vragen lukt het niet want met 3 vragen kan je slechts 8 verschillende ja/neen antwoorden krijgen.
  • Een tweede mogelijkheid is werken met intervallen. Je vraagt eerst of het getal kleiner is dan 8. Is het antwoord ja dan deel je het interval terug is twee en vraagt of het getal kleiner is dan 4. was het antwoord op de eerste vraag neen, dan vraag je of het getal kleiner is dan 12. na vier vragen ( telkens het interval halveren) kom je bij een unieke oplossing.