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– 1 – MARIANO MATAIX LORDA Divertimientos lógicos y matemáticos 2.a edición © M. MATAIX LORDA, 1982 Escaneado: Jacgarper Edición digital: Sargont (2019) ISBN: 84-267-0436-0 Depósito legal: B. 1.328 - 1982 Impreso en España Printed in Spain – 4 – Índice general Prólogo Advertencia 2ª edición Enunciados 1. La cena política 2. Producto alfabético 3. El camino del explorador 4. El criptograma maravilloso 5. Unas cuantas definiciones antiguas 6. Si nos falta la luz 7. El fantasma de la libertad 8. No hay que tropezar dos veces en la misma piedra 9. La herencia del jeque 10. Continuación del problema de los presos 11. La probabilidad partidista 12. Ajedrez y dominó 13. π, e, i, 0, 1 14. ¿Racional o irracional? 15. Los dos pueblos y el colector 16. El producto máximo 17. Más sobre los números enteros 18. Definición insensata 19. La estratagema de Búfalo Bill 20. Los tres estudiantes 21. Paradoja 22. Los dos vapores y el río 23. ¿Cuál es el mayor? 24. Una sucesión un tanto anárquica 25. Lo que el viento se llevó – 5 – 26. La solución más sencilla 27. Criptograma 28. La importancia del número 7 29. La forma más económica de hacer una cadena 30. Las matemáticas aplicadas a la investigación criminal 31. Cuatro preguntas simples (o sea, cuatro simplezas) 32. Problema del billar 33. La vuelta del camarero 34. El invento del ajedrez y el mayor número primo conocido 35. Problema de las dos jarras 36. Jeroglífico 37. Los dos pueblos y el puente 38. El nueve predomina 39. La tela de araña 40. El comején literato 41. La marca de los cuatro 42. Una ecuación más fácil de lo que aparenta 43. Póker 44. Cuesta abajo en mi rodada… 45. Ley determinante de una sucesión 46. Las enmiendas del senador 47. El cazador y su perro 48. Quien te puso Catenaria, no te supo poner nombre 49. Pesadas sistemáticas 50. Las tres aspirantes a secretaria Soluciones – 6 – A mi hijo Mariano. Prólogo Al agradecer a los lectores la buena acogida dispensada a mi “Ca- jón de sastre matemático”, espero que esta segunda colección de pro- blemas y curiosidades lógicos y matemáticos no les defraude. Ello me permitirá persistir en la tarea que me he propuesto de llegar a dar a conocer en castellano una colección lo más extensa posible sobre este tema, muchos de cuyos problemas han circulado desde tiempo atrás, pero que no creo hayan sido recogidos en ninguna publicación, sino de forma dispersa. EL AUTOR – 7 – Advertencia a la 2.a edición En esta segunda edición se ha hecho una corrección importante. Se trata del problema número 3, “El camino del explorador”, en el que — como puede verse explicado en la introducción a mi libro siguiente, “Fácil, menos fácil y difícil”— había un claro error, debido a los valo- res tomados para la altura y el radio de su base, que daban, como desa- rrollo, un sector circular de ángulo mayor a 180°. Por eso he cambiado los datos. – 8 – Enunciados 1. La cena política En una cena en honor de un político se reúnen 16 personas, inclui- do el homenajeado. Todas ellas diputados o senadores, y pertenecien- tes a UCD o al PSOE, habiendo más miembros de UCD que del PSOE. Sin embargo, hay más diputados del PSOE que diputados de UCD. Los diputados de UCD son más que los senadores de UCD, y al menos uno ele los asistentes es senador del PSOE. Tener en cuenta o no al homenajeado no tiene incidencia sobre la solución del problema. Hallar la filiación del homenajeado y su calidad de diputado o senador. Solución 2. Producto alfabético Calcular el siguiente producto (x – a) (x – b) (x – c) ... (x – z) = ? Solución 3. El camino del explorador Un explorador se halla acampado al pie de una montaña perfecta- mente cónica, cuya altura, h, es 2000 m, y el radio de su base, r, 1000 m. Quiere rodear dicha montaña volviendo al punto de partida por el camino más corto. ¿Qué longitud tiene dicho camino? Solución – 9 – 4. El criptograma maravilloso No, no es que tenga nada especialmente maravilloso, excepto la pa- labra inglesa WONDERFUL, cuyo significado es, precisamente, ma- ravilloso. (OODDF)2 = WONDERFUL (Se usan las cifras del 1 al 9, pero no el cero.) Solución 5. Unas cuantas definiciones antiguas De todos es conocida la definición de número primo: “Número primo es el que no admite más divisores que él mismo y la unidad”. Pero tal vez lo sean menos las siguientes definiciones que utilizaron los griegos. Números perfectos. “Se denomina número perfecto al que es igual a la suma de sus divisores; no considerándose el propio número como uno de sus divisores”. Por ejemplo: 6 = 1 + 2 + 3 es un número perfecto. Lo es también 496 = 248 + 124 + 62 + 31 + 16 + 8 + 4 + 2 + 1, y en general, si 2n – 1 es primo, el número 2n–1(2n – 1) es perfecto. – 10 – Si un número es mayor que la suma de sus divisores se denomina abundante; y defectuoso si es menor que dicha suma.1 Números amigos. “Dos números son amigos cuando la suma de los divisores de uno es igual al otro, y recíprocamente”. Por ejemplo 220 y 284, ya que los divisores de 220 son: 1, 2, 4, 5, 10, 11, 20, 22, 44, 55 y 110 cuya suma vale 284. Y los de 284 son: 1, 2, 4, 71 y 142 cuya suma es 220. Es claro que de los números amigos uno es siempre abundante, y defectuoso el otro. Números triangulares. “Número triangular es aquél que está for- mado por la suma de todos los enteros consecutivos, desde la unidad hasta uno dado”. Así, el triángulo de 5 es el número triangular 15: 1 + 2 + 3 + 4 + 5 = 15 El origen de la denominación proviene de que es el número de vér- tices de los triángulos que resultan al dividir un triángulo equilátero de lado 5 (o de lado n, en general) en triángulos interiores de lado unidad. O, para mayor claridad, tal como indican las figuras: 1 J. Rey Pastor en su tratado “Elementos de Análisis Algebraico” da cambiadas las defi- niciones de abundante y defectuoso; pero nos parece más lógico —como hacen otros autores— que sea “abundante” el que excede a la suma de sus divisores. – 11 – Triángulo de 5 = 15 = 1 + 2 + 3 + 4 + 5. Triángulo de 3 = 6 = 1 + 2 + 3. (Los números triangulares son, en cada caso, el 15 y el 6.) 6. Si nos falta la luz En un cajón hay 12 pares de calcetines negros y 12 pares de calce- tines blancos. Pero en vez de estar unidos en pares, como es habitual, los 48 calcetines están sueltos y, además, mezclados. No habiendo luz en la habitación, usted quiere coger el menor número de calcetines que le asegure que obtendrá un par del mismo color. ¿Cuántos calcetines deberá tomar del cajón? Solución – 12 – 7. El fantasma de la libertad Con 6 palillos iguales, formar cuatro triángulos equiláteros. Solución 8. No hay que tropezar dos veces en la misma piedra Dados los cuatro puntos de la figura, trazar dos rectas, sin levantar el lápiz del papel, que pasen por ellos. Solución 9. La herencia del jeque Un jeque árabe que tenía 3 hijos, les dejó, al morir, 17 camellos, con el mandato expreso de que habían de repartirse en la forma si- guiente: El mayor recibiría la mitad del total, el mediano la tercera parte del total y el más pequeño la novena parte. Los herederos queda- ron cariacontecidos cuando se dieron cuenta que para cumplir la vo- luntad del padre no había otra solución que descuartizar algunos came- llos. Finalmente pidieron consejo a un viejo amigo de la familia, hom- bre muy sabio, que les prometió tratar de encontrar una solución. Tras una noche de meditación se presentó al día siguiente con un camello suyo que unió al lote de los 17 y propuso que se procediese a cumplir la voluntad del jeque sobre esta herencia aumentada. Así, el mayor tomó 9 camellos, el siguiente 6 y el menor 2; en total 17,con lo que el – 13 – amigo de la familia, tras recuperar su camello, se marchó dejando ple- namente satisfechos a los herederos. ¿Cómo se explica? Solución 10. Continuación del problema de los presos En mi libro anterior, “Cajón de sastre matemático”, figura un pro- blema que llamé “de los tres reos”. En él se plantea el calcular la pro- babilidad de que uno de ellos, Juan, sea absuelto, cuando se sabe: 1. °) Que uno y solamente uno ha sido absuelto. 2. °) Que Juan le ha preguntado al alcaide si él ha sido absuelto y el alcaide le ha respondido que no puede decírselo, pero sí puede infor- marle que Andrés, uno de los otros dos, no lo ha sido. Allí se ve que la probabilidad de que Juan haya sido absuelto, que era ⅓ antes de hablar con el alcaide, sigue siendo ⅓ después de la en- trevista con él. Tres amigos que conocen los puntos 1.°) y 2°) apuestan ahora so- bre quién quedará libre. El primero de ellos apuesta por Juan; el se- gundo por Pedro; el tercero tira una moneda al aire y según salga cara o cruz apuesta por Juan o por Pedro. ¿Qué probabilidad de acertar tie- ne cada uno de ellos? Solución 11. La probabilidad partidista Cada tarde libre Juan se encuentra en la duda de si ir al cine o a ju- gar al tenis. Incapaz de decidir por sí mismo deja al azar la decisión, en la forma siguiente. Para ir al campo de tenis debe tomar el metro en dirección contraria que para ir al cine, así que entra en la estación más próxima a su casa y toma el primer tren que llega, sea en una u otra dirección. Los trenes que van en dirección al tenis llegan con un inter- – 14 – valo entre ellos de 10 minutos, y lo mismo ocurre para los que van en dirección al cine. Sin embargo, de cada 10 tardes libres, 9 se encuen- tran yendo al cine. ¿Cómo se explica? Solución 12. Ajedrez y dominó De un tablero de ajedrez que, como sabemos, tiene 64 casillas cua- dradas, suprimamos las dos en el extremo de una diagonal. Tomemos ahora 31 fichas de dominó, cada una de tamaño igual a dos casillas del tablero. Se trata de colocarlas de forma que cubran las 62 casillas que tiene el tablero tras la eliminación de las dos indicadas. Solución 13. π, e, i, 0, 1 Hallar una ecuación en que sólo intervengan —y una vez solamen- te cada uno— los números: π, e, i, 0, 1. Solución – 15 – 14. ¿Racional o irracional? Dados dos números, r e i, el primero de los cuales es racional y el segundo irracional, decir si el producto r × i será racional o irracional. Solución 15. Los dos pueblos y el colector Dos pueblos, A y B, se encuentran situados en la misma ribera de un río, tal como se indica en la figura. El río sigue un curso recto. Am- bos pueblos quieren construir sendos colectores para sus aguas resi- duales, las cuales se verterán al río mediante un canal común, PP’, a fin de disminuir los gastos. Con este mismo fin se trata de situar el punto del río, P, en que se construirá dicho canal, de manera que la suma total de las longitudes de los colectores, AP + BP, sea mínima. Solución – 16 – 16. El producto máximo Hallar dos números que utilicen —entre los dos— las cifras 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 y 0 una vez y sólo una, tales que su producto sea máxi- mo. Solución 17. Más sobre los números enteros Un número entero, n, es tal que la cifra de las decenas de su cua- drado es impar. ¿Cuál es la cifra de las unidades de n2? Solución 18. Definición insensata ¿Cómo definiría la calidad de un reloj? Solución 19. La estratagema de Búfalo Bill El famoso Búfalo Bill se hallaba en cierta ocasión en medio de una isla cubierta de bosque, tratando de eludir la persecución de los indios que se hallaban más al oeste que él. Viendo los perseguidores que so- plaba un fuerte viento proveniente del oeste, y conociendo que el ex- tremo este de la isla era un acantilado de descenso imposible, decidie- ron prender fuego al bosque, seguros de que o bien Búfalo Bill moriría quemado o despeñado en el acantilado. ¿Cómo consiguió salvarse? – 17 – Solución 20. Los tres estudiantes Alberto, Bernardo y Carlos reparten sus tardes entre el estudio y el cine. 1) Si Alberto se queda estudiando, Bernardo se va al cine. 2) Cada tarde uno de los dos, Alberto o Carlos, se queda estudiando, pero no los dos. 3) Bernardo y Carlos no van la misma tarde al cine. ¿Quién cree usted que pudo haber ido ayer al cine y quedado hoy estudiando? Solución 21. Paradoja Vamos a demostrar que dos rectas no paralelas, no pueden encon- trarse. – 18 – Sean a y b las dos rectas dadas. Tracemos AB de modo que los án- gulos que forma con a y b sean iguales. Suponiendo que θ es un ángu- lo agudo, ello quiere decir que las rectas dadas, si se encuentran, ha- brán de hacerlo hacia la derecha de AB, ya que los ángulos 1 y 1’, de valor igual a 180 – θ; son obtusos, y las rectas se separan cada vez más hacia la izquierda. Tomemos AC y BD iguales a ½AB. Los puntos C y D no pueden coincidir como en la figura siguiente, ya que en el triángulo resultante, un lado, AB, sería igual a la suma de los otros dos, lo que no es posi- ble. Por otra parte, y con mayor motivo, los puntos C y D no pueden caer como en la nueva figura que damos a continuación, ya que enton- ces AB sería mayor que la suma de los otros dos lados del triángulo. Por consiguiente, AC y BD no pueden cortarse. Pero tomemos ahora CD como nueva línea de partida y repitamos el razonamiento para E y F, siendo CE = DF = ½CD. Siguiendo en igual forma vemos que es imposible que las dos rectas dadas se corten. – 19 – Solución 22. Los dos vapores y el río Dos vapores parten simultáneamente de las orillas opuestas de un río, en dirección normal a dichas orillas que, por supuesto, son parale- las. Al cabo de un cierto tiempo se cruzan a 200 m de la orilla derecha. Continúan viaje y al llegar a la orilla opuesta cada vapor permanece parado 10 minutos, tras lo cual vuelve a salir en dirección opuesta, cruzándose esta vez a 100 m de la orilla izquierda. ¿Qué anchura tiene el río? Solución 23. ¿Cuál es el mayor? ¿Puede usted decidir con sólo papel y lápiz, esto es, sin utilizar ta- blas, cuál de los dos números, 285 y 353, es el mayor? Solución 24. Una sucesión un tanto anárquica Hallar el término que falta en la siguiente sucesión: – 20 – 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 20, 22, 24, 31, 100, ? , 10.000, 1111111111111111. Solución 25. Lo que el viento se llevó La revista americana DIAL ha publicado numerosos problemas de gran interés. Uno de ellos es el siguiente. Morgan, el famoso pirata, tras una de sus correrías decidió guardar el botín obtenido en sitio seguro. Y hallándose fondeado en una rada, vio que en la playa existían solamente dos palmeras y un cocotero. Ató una cuerda al cocotero y la tendió hasta una de las palmeras, llevándo- la después en sentido normal al trazado anterior, hasta el punto A, de tal modo que la distancia desde A hasta la palmera fuese igual a la de la palmera al cocotero. Hizo lo mismo con la otra palmera, llegando así al punto B. Entonces, a la mitad de la distancia AB, enterró el botín. Hecho lo cual retiró las cuerdas. – 21 – Tiempo después, al volver a recuperarlo, se encontró con la des- agradable sorpresa de que un huracán había hecho desaparecer al co- cotero. Sin embargo, Euclides Smith, el grumete, que se distinguía por su agudeza de ingenio, no tuvo dificultad en encontrarlo. ¿Sería usted capaz de hacer lo mismo? Solución 26. La solución más sencilla Se trata de hallar —razonadamente— dos números, A y B, tales que B + n = múltiplo de (A + n) para n = 0, 1, 2, ... 10. Solución 27. Criptograma * * 7 * * 7 * * * * * * * * * * * 8 * 5 * * * * * * * Solución 28. La importancia del número 7 Es conocida la historia del cliente que se presentó en un despachode lotería, pocos días antes del sorteo de Navidad, demandando el nú- – 22 – mero 47. Como no lo tenían, le ofrecieron otros números, pero él insis- tía en que fuese precisamente el 47. A fuerza de recorrer diferentes expendedurías llegó a localizarlo. ¿Cuántos décimos quería? Todos los billetes, sin duda, pues estaba seguro de que saldría premiado. Llegado el día del sorteo el premio gordo correspondió al número 47. Por en- tonces su caso se había hecho ya popular, de modo que la primera pre- gunta que le hicieron los periodistas fue: “¿Cómo sabía usted que iba a ser premiado ese número?” “No podía ser de otro modo — respondió—. Llevaba 7 días seguidos soñando con el número 7, así que me dije, 7 por 7 cuarenta y siete...” Y es que el número siete es un número muy serio. No en vano creó Dios el mundo en siete días, siete eran los brazos del candelabro, siete las lámparas del Tabernáculo, siete las iglesias del Asia Menor a las que escribió San Juan desde la isla de Patmos, siete los sellos del libro de que habla el Apocalipsis, siete días duró el convite de bodas de Sansón, y los israelitas, al entrar en la tierra prometida, debían dejarla descansar un año “de siete en siete”. “El que matare a Caín recibirá un castigo siete veces mayor”, dijo el Señor. Y vuelve a decir al pueblo de Israel, en el Levítico “...os castigaré todavía siete veces más...”, “...aumentaré siete veces más vuestras plagas...”, “...os castigaré siete veces más por vuestros pecados...”, “...os azotaré con siete nuevas plagas...” En fin, su importancia es tan grande, que la adopción del número siete en “Las siete partidas de Alfonso X el Sabio”, ya en el siglo XIII, parece ser debido a las virtudes extraordinarias que se atribuían a este número. 29. La forma más económica de hacer una cadena Tengo 6 trozos de cadena, cada uno de 4 eslabones, y quiero hacer, con todos ellos, una única cadena. El herrero me cobra 50 pesetas por soldar un eslabón, y 10 pesetas por cortarlo. ¿En cuánto me saldrá la – 23 – cadena? (Evidentemente, trataré de que me salga lo más barata posi- ble.) Solución 30. Las matemáticas aplicadas a la investigación criminal El Sr. Fernández se dio cuenta, al llegar a su oficina, que se había dejado, entre las páginas del libro que estaba leyendo, un billete de 5.000 pesetas. Preocupado, no fuese a extraviarse, llamó a su casa y dijo a la doncella que le diese el libro que contenía el billete, a su chó- fer, que iría a recogerlo. Cuando el chófer se lo trajo, el billete había desaparecido. Al tomar declaración al chófer y la doncella, esta última dijo que comprobó personalmente que el billete estaba dentro del libro cuando se lo dio al chófer, precisamente entre las páginas 99 y 100. A su vez el chófer declaró que al darle el libro la doncella él miró el reloj y vio que eran las 9,30 horas, dirigiéndose directamente a la oficina del Sr. Fernández, situada a 500 m, adonde llegó a las 9,45 horas. ¿Quién miente de los dos? Solución 31. Cuatro preguntas simples (o sea, cuatro simplezas) 1.a ¿Cuántas veces puede sustraerse 37 de 120? 2.a ¿Cómo puede hacerse la mitad de 12 igual a 7? 3.a Un tren sale de Madrid hacia Barcelona a 80 km por hora. Simultá- neamente otro tren sale de Barcelona hacia Madrid a 60 km por ho- ra. Cuando se encuentren, ¿cuál estará más cerca de Barcelona? 4.a La vara es una medida de longitud, ya en desuso, equivalente a 835,9 milímetros. ¿Qué palabra mide más de una vara? Solución – 24 – 32. Problema del billar Las dimensiones normales de una mesa grande de billar son 1,5 × 3 m. Una bola se halla situada a 0,75 m de la banda corta y 0,5 m de la larga, tal como indica el dibujo: Se trata de calcular la distancia que ha de recorrer la bola para vol- ver al punto de partida, tras tocar las cuatro bandas. Solución 33. La vuelta del camarero Tres amigos se sientan en la mesa de un bar a tomar unas copas. A la hora de pagar, el camarero les dice que la consumición vale 30 du- ros, y cada uno da 10. Al llegar a la caja, informan al camarero que ha habido un error en la cuenta y no son 30 duros sino 25, debiendo, por tanto, devolver 5 duros. El camarero, pensando que repartir cinco entre tres va a ser difícil y, por otra parte, los clientes se van a quedar igual- mente satisfechos devolviéndoles 3, así lo hace, guardándose los 2 restantes. Por tanto, cada cliente pagó 9 duros, que multiplicados por 3 hacen 27, que con los 2 que se ha quedado el camarero dan un total de 29. ¿Dónde está el duro que falta? Solución – 25 – 34. El invento del ajedrez y el mayor número primo conocido La leyenda acerca del invento del ajedrez es muy conocida: El rey de un país asiático pidió a uno de sus sabios que inventase algún juego que le produjese distracción. Este juego fue el ajedrez. Tan satisfecho quedó el rey que le dijo al inventor que podía pedir lo que quisiera en pago. El inventor —evidentemente, gran matemático— solicitó que se le diera un grano de trigo por la 1.a casilla del tablero, 2 por la segun- da, 4 por la tercera, 8 por la cuarta y así sucesivamente hasta la n.° 64. Al rey esto le pareció una bagatela, hasta que sus intendentes le hicie- ron ver que no había trigo en todos sus estados para atender a la peti- ción, ya que el número de granos es 1 + 2 + 22 + 23 + ... + 263 = 264 – 1 el cual tiene 20 cifras (es aproximadamente 1,844674407×1019). Pues bien, si consideramos un segundo tablero y continuamos el mismo proceso, la pila de granos de trigo que corresponde a la última casilla contendrá: 2127 granos de trigo Si eliminamos un grano de esta pila, quedan: 2127 – 1 = 170.1.41 183.480.469.237.731.687.303.715.884.105.727, que es el mayor número primo que se conoce.2 35. Problema de las dos jarras Tenemos dos jarras, una conteniendo vino y otra conteniendo agua. Sacamos una cucharada de vino y la vertemos en la de agua, remo- 2 Encontrado por Edouard Lucas en 1876. Recién en 1952, con la ayuda de la compu- tadora se encontró el 2521 – 1. Actualmente se encuentra otro cada pocos años. – 26 – viendo para que se mezcle bien. Seguidamente tomamos una cuchara- da igual de esta segunda jarra que contiene la mezcla y la vertemos en la jarra de vino. La pregunta es: ¿Contiene más vino la jarra de agua o agua la jarra de vino? ¿Cómo altera el problema el hecho de no remo- ver la primera mezcla? Solución 36. Jeroglífico El siguiente jeroglífico no tiene más justificación para figurar en este libro que el hecho de utilizar únicamente círculos. ¿Dónde vas a nadar? Solución 37. Los dos pueblos y el puente Dos pueblos A y B se encuentran a ambos lados de un río, de curso recto, y a las distancias que se especifican en el esquema. Quieren construir un puente, PP’, y dos carreteras que unan cada pueblo con el puente (AP’ y PB). Se trata de determinar el punto del río en que ha de construirse el puente, a fin de que el coste de las carreteras sea míni- mo, lo que implica que el trazado total de las carreteras, AP’ + PB, sea el menor posible. – 27 – Solución 38. El nueve predomina Hallar un número de 6 cifras tal que si le restamos el número que resulta de leerlo al revés, el resultado sea un múltiplo de 9. (Es decir, supuesto que el número es se trata de que cumpla la condición a1a2a3a4a5a6 – a6a5a4a3a2a1 = múltiplo de 9.) Solución 39. La tela de araña Una araña teje su tela en el marco de una ventana. Cada día duplica la superficie hecha hasta entonces. Es decir, que si al acabar un día la – 28 – superficie que tiene la tela es S, durante el día siguiente la araña teje una superficie asimismo igual a S. En esta forma tarda 30 días en cu- brir el hueco de la ventana. Si en vez de una araña, fueran dos, ¿cuánto tardarían en cubrir dicho hueco? Solución 40. El comejénliterato En mi biblioteca tengo la “Historia de España”, del padre Mariana, en cinco tomos. Cada tomo tiene un espesor de 4 cm, tapas incluidas. El espesor de cada tapa es de 0,25 cm. Un comején comienza en la primera página del primer tomo y se abre camino hasta la última pági- na del 5.° tomo. Suponiendo que tarda un día en recorrer medio centí- metro, ¿cuántos días tardará en el total del recorrido? Solución 41. La marca de los cuatro Uno de los casos más famosos de Sherlock Holmes es el de “La marca de los cuatro”, resuelto por el sabueso de Baker Street. Pero ¿lo habría conseguido resolver si se hubiese tratado de expresar con cuatro cuatros únicamente el número 71? (Pueden utilizarse, eso sí, toda clase de signos matemáticos: raíces, logaritmos, etc.) En todo caso este problema, que puede servir a los profesores para estimular la imaginación y el espíritu investigador de sus alumnos, pues tiene muchas soluciones posibles (en realidad no sabemos cuán- tas), fue propuesto por el comandante Hitch de la R.A.F., en una visita en misión especial a los Estados Unidos durante la Segunda Guerra Mundial y despertó un interés extraordinario. Solución – 29 – 42. Una ecuación más fácil de lo que aparenta Resolver la siguiente ecuación: √X + √X + √X + ⋯ = 2 (Evidentemente, los puntos suspensivos indican que los radicales se repiten indefinidamente.) Solución 43. Póker “Dicen que el juego trae la ruina. Sí, sí, que se lo digan a Heraclio Fournier”. (Comentario de un jugador.) Ahora que el juego ha sido autorizado en España y sus adeptos se disponen a acudir a Perelada, Marbella, La Toja y demás localidades con casinos, bueno será que veamos algo de las probabilidades en los juegos de azar, que es un tema interesante, tomando como ejemplo el póker. Lo primero para tener esperanzas de éxito es conocer las probabili- dades de recibir las diferentes manos. Calcular la probabilidad de cada una es sencillo, siempre y cuando definamos claramente cuáles son los casos favorables de entre todos los casos posibles. Conviene hacer hincapié en esto, y tendremos ocasión de insistir al tratar de la solución de los siguientes problemas, en los que el lector debe hallar la probabi- lidad de recibir cada una de las manos propuestas en el reparto inicial de las cartas. – 30 – 1.° Escalera de color máxima (10, valet, dama, rey y as en un mismo palo). 2.° Escalera de color (cinco cartas de un mismo palo formando se- cuencia). 3.° Color (cinco cartas de un mismo palo). Recordemos que el póker se juega con baraja francesa de 52 cartas y suponemos que se utilizan todas. Solución 44. Cuesta abajo en mi rodada... Dos pueblos se hallan a una distancia de 100 km, y la carretera que los une es llana, por lo que un automóvil se traslada de uno a otro con velocidad uniforme de 80 km/h, tardando una hora y cuarto en hacer el recorrido. Otros dos pueblos se encuentran, asimismo, a 100 km de distancia, pero 50 son de subida y 50 de bajada, por lo que el mismo automóvil recorre los primeros a 40 km/h y los segundos a 120 km/h. ¿Tardará más o menos en hacer este recorrido que en el primer caso? ¿O tardará igual? Solución 45. Ley determinante de una sucesión Se trata de determinar los dos números que por la izquierda y por la derecha, respectivamente, continúan la siguiente sucesión: ..., 29, 31, 37, 41, 43, 47, 53, ... Solución – 31 – 46. Las enmiendas del senador El número de enmiendas a la Constitución, presentadas ante el Se- nado, fue de 1.254. El número de senadores era 207. Teniendo en cuenta que un solo senador, Xirinachs, presentó 134 enmiendas, se trata de determinar la probabilidad de que tal volumen de enmiendas, procedentes de una sola persona, puede ser resultado del azar. Solución 47. El cazador y su perro (Para los amantes de problemas más difíciles.) Un cazador camina a la velocidad de 1 kilómetro por hora por la orilla de un río de curso recto y anchura igual a 1 kilómetro. Su perro aparece en la orilla opuesta y viendo a su amo se lanza al agua para alcanzarle, nadando en todo momento en dirección al cazador. (Esto es, el perro mantiene fija la vista en el cazador y nada, por tanto, en la dirección de la recta que le une —en cada instante— con el cazador.) La velocidad a que nada el perro en aguas tranquilas es de 3 kilóme- tros por hora, pero la corriente del río es de 1 kilómetro por hora en sentido opuesto a la marcha del cazador. Cuando el perro alcance a su amo, ¿cuál será la distancia recorrida por éste desde el momento en que el perro saltó al agua hasta el momento del alcance? Solución 48. Quien te puso Catenaria, no te supo poner nombre Dos postes verticales de 10 m cada uno tienen conectada una cade- na de 15 m a su extremo superior, la cual cuelga libremente, quedando – 32 – su extremo más bajo a 2,5 m del suelo. ¿A qué separación se encuen- tran los dos postes? Solución 49. Pesadas sistemáticas Tenemos 12 bolas aparentemente iguales, pero se sabe que el peso de una de ellas es diferente al de las demás, desconociéndose si su diferencia de peso es por exceso o por defecto. Se trata de determinar mediante tres pesadas en una balanza de platillos, pero, sin pesas (esto es, que solamente permite apreciar si lo colocado en un platillo tiene un peso superior, igual o inferior a lo colocado en el otro), cuál es la bola defectuosa, y si pesa más o menos que las restantes. Solución 50. Las tres aspirantes a secretaria Tres aspirantes al puesto de secretaria fueron confrontadas con una pregunta sencilla, tras pasar las demás pruebas normales en estos ca- sos. La pregunta era: ¿Cuántas son dos y dos? La primera aspirante contestó: “No hay duda. Dos y dos son cua- tro”. – 33 – La segunda: “Dos y dos, es decir, un dos y otro dos a continuación, son 22”. La tercera, de carácter más práctico, respondió: “Depende. Si se trata de comprar 2 y 2 son cuatro, pero si se trata de vender son 6”. ¿Quién consiguió la plaza de las tres? Solución – 34 – Soluciones 1. La cena política Ei hecho de haber más miembros de UCD que del PSOE unido a haber más diputados del PSOE que de UCD determina la distribución de los comensales en 9 y 7, ya que para un mayor número de miem- bros de UCD (10 o más), el de diputados del PSOE habría de ser igual o mayor que 7, dando una suma superior a 16. Por otra parte, como el número de diputados del PSOE es, a lo más, 6 (ya que hay, al menos, un senador) y este número ha de superar al de diputados de UCD, solamente es válida la distribución siguiente: UCD PSOE Diputados 5 6 Senadores 4 1 Ahora bien, en cualquiera de los grupos que incluyésemos al ho- menajeado —excepto en el de senadores de UCD— influiría el tenerlo o no en cuenta. Por ejemplo: Si fuese diputado de UCD y no le tuvié- ramos en cuenta, dejaría de cumplirse la condición de superar el núme- ro de diputados al de senadores en este partido. En consecuencia, el homenajeado es senador de UCD. Volver – 35 – 2. Producto alfabético El producto es cero, ya que lo es uno de los factores, a saber: (x – x) Volver – 36 – 3. El camino del explorador Para resolver este problema debemos comenzar por desarrollar la superficie cónica, al igual que en mi libro anterior, “Cajón de sastre matemático”, hicimos para el problema de la araña y la mosca. El desarrollo dará lugar a un sector circular de radio 𝑅 = √ℎ2 + 𝑟2 y de longitud igual a 2πr. El camino más corto es la cuerda de dicho sector circular, cuyo va- lor es 𝐷 = 2𝑅 sen 𝜋𝑟 𝑅 Así: 𝑅 = √20002 + 10002 = 2236,07 𝐷 = 2 × 2236,07 × sen 1000𝜋 2236,07 = 4410,78 Volver – 37 – 4. El criptograma maravilloso El cuadrado de un número de n cifras tiene 2n o 2n – 1 cifras. Ello depende de que el cuadrado de la primera cifra más el arrastre, dé un productode dos cifras o de una. Según esto la O debe ser un 1 o un 2, ya que para 3 o mayor el cuadrado tendría 10 cifras.3 Pero no puede ser un 1, porque entonces habría de serlo también W, ya que no hay arrastre, ni aún tomando DDF = 998, que es el máximo valor que po- dría asignársele. Pongamos ahora, para mayor claridad √ W, 2N, DE, RF, UL, 2 4- 4 2 × 2 X, 2N- La W ha de ser un 5, ya que al restarle 4 (cuadrado de 2), ha de dar 1 de diferencia, pues si diese 2 o superior, la segunda cifra de la raíz no podría ser otro 2, ya que tomando el caso más desfavorable de N = 1, la cantidad enmarcada X2N sería 221 que cabe a 4. Por otra parte W no puede ser un cuatro, pues ello haría que la segunda cifra de la raíz fuese un cero. Con esto tenemos ya √ 5 2N DE RF UL 2 4 4 2 × 2 1 2N 84 3 Fijémonos en que 330002 = 1089×106 – 38 – La diferencia entre 12N y 84 estará comprendida entre 44 y 37, se- gún que asignemos a N el valor máximo 8, o el mínimo 1. El valor 9 no cabe asignársele porque en vez de a 2 habría cabido a 3, al determinar la segunda cifra de la raíz. Por tanto D ha de ser un 8 o un 9. Veamos ahora qué valores puede tomar F. El cero está descarta- do por el enunciado del problema. El 1 tampoco es válido porque el cuadrado de un número acabado en 1 termina en 1 igualmente. Es de- cir L habría de ser una F. El 2 está ya asignado a la O. El 5 correspon- de a la W. El 6 se descarta por la misma razón que el 1. Finalmente tenemos que los únicos valores posibles para la raíz buscada son: 22883 22993 22884 22994 22887 22997 22889 22998 De ellos 22993 y 22997 tampoco son válidos, ya que su cuadrado termina en 9, valor que correspondería a la D. (Luego L = D, para que se pudiese cumplir.) Finalmente, no hace falta realizar los cuadrados completos para desechar cinco de las posibles soluciones, ya que en seguida tenemos en el resultado una cifra prohibida: 22994 22994 22998 22998 22883 22883 22884 22884 . . . . 976 … . 984 . . . . 649 . . . . 36 . . . 46– . . . 82– … 64– . . . 72– . . 6–– . . 2–– . . . . . . . . . . . . . . . . . . 036 . . 04– . . 89 . . 56 cifra–––↑–– prohibida cifra–––↑–– prohibida cifra––––↑– prohibida cifra––––↑– prohibida – 39 – Obteniendo como resultado OODDF = 22.887, cuyo cuadrado es: 523.814.769 = WONDERFUL Volver – 40 – 6. Si nos falta la luz… Tres, ya que entre ellos siempre habrá dos, al menos, de un mismo color. Volver – 41 – 7. El fantasma de la libertad Este problema es un claro ejemplo de las autolimitaciones que ar- bitrariamente nos imponemos. En efecto, la mayor parte de las perso- nas confrontadas con este problema tratan de hallar la solución en un plano, lo que es imposible. Por el contrario, si vamos a buscar una solución en el espacio, lo que sería más lógico, ya que el enunciado no nos restringe en este sentido, no tenemos más que formar un tetraedro regular. Volver – 42 – 8. No hay que tropezar dos veces en la misma piedra Después de lo dicho en el problema anterior, sobre las limitaciones que arbitrariamente nos imponemos nosotros mismos, esperamos que el lector haya encontrado esta vez la solución, trazando las rectas sin imponerse la limitación de no salirse del cuadrado. Volver – 43 – 9. La herencia del jeque La voluntad del padre de dejar ½, ⅓ y ⅑ supone que, del total, hay 1 − 1 2 − 1 3 − 1 9 = 18 − 9 − 6 − 2 18 = 1 18 que se dejaría sin repartir. Al añadir su camello, para que entrase en el reparto, según las pro- porciones establecidas, lo que hizo fue aumentar las proporciones de cada uno, repartiendo el 1/18 que sobraba. Así, en vez de 1 2 = 0,5 , 1 3 = 0,33 … y 1 9 = 0,11 … cada hijo recibió: 1 2 × 18 17 = 0,529 … , 1 3 × 18 17 = 0,352 … y 1 9 × 18 17 = 0,117 Como se ve, un poco más de lo estipulado. Volver – 44 – 10. Continuación del problema de los presos El primero, que apuesta por Juan, tiene, como en el citado proble- ma se dice, una probabilidad de ⅓. El segundo, ⅔, puesto que o Juan o Pedro queda absuelto y, por tanto, la suma de ambas probabilidades ha de dar la certeza, o probabi- lidad igual a uno. El tercero tendrá ½, puesto que será la suma de las probabilidades obtenidas al multiplicar la probabilidad de que salga cara por la proba- bilidad de quedar Juan absuelto y la probabilidad de sacar cruz por la de que Pedro sea absuelto: Probabilidad = 1 2 × 2 3 + 1 2 × 1 3 = 1 2 × ( 2 3 + 1 3 ) − 1 2 Volver – 45 – 11. La probabilidad partidista Todo depende del horario de los trenes. Los que van en dirección cine llegan 1 minuto antes que los de dirección tenis, con lo que de cada 10 minutos en 9 llegará antes el primero (cine) y en 1 el segundo (tenis). Más claramente: En cada hora, digamos que el horario de los trenes que da su llegada a la estación utilizada por Juan es: Trenes dirección cine Trenes dirección tenis 12 h 12 h-01 min 12 h-10 min 12 h-11 min 12 h-20 min 12 h-21 min 12 h-30 min 12 h-31 min 12 h-40 min 12 h-41 min 12 h-50 min 12 h-51 min Por lo tanto, si llega a la estación entre 12 h y 12 h-01 min, irá ha- cia el tenis. Si llega entre 12 h-1 min y 12 h-10 min, irá hacia el cine. Una relación de probabilidades de 9 a 1. Volver – 46 – 12. Ajedrez y dominó Es imposible. En efecto, cada ficha de dominó ha de cubrir, forzo- samente, una casilla blanca y otra negra, puesto que se alternan. Por consiguiente, cualquier combinación que eligiésemos para las fichas de dominó, habrían de cubrir el mismo número de casillas blancas que negras, y como las dos suprimidas son del mismo color, es imposible que las 31 fichas puedan cubrir la totalidad del tablero. Volver – 47 – 13. π, e, i, 0, 1 eiπ+ 1 = 0 4 Volver 4 Descubierta por Euler. – 48 – 14. ¿Racional o irracional? Puede ser lo uno o lo otro según sea r igual o diferente de cero. Si r = 0 entonces r × i = 0 (racional) Si r ≠ 0 el producto r × i ha de ser, forzosamente, irracional. Volver – 49 – 15. Los dos pueblos y el colector El problema se soluciona muy fácilmente haciendo uso de la teoría de los espejos, con sólo recordar que la luz sigue el camino más corto entre dos puntos. Para ello tomaremos la imagen de A, respecto a la orilla del río y la uniremos con B, tal como se indica en el siguiente esquema. El punto P, de intersección de BA’ con la orilla, nos fija el punto de desagüe. Con los valores dados, PH = 4. Volver – 50 – 16. El producto máximo Los números buscados deberán ser lo más iguales posible y, por otra parte, las cifras mayores deberán entrar como unidades de los ór- denes superiores. Así, pues, no tenemos sino seguir el procedimiento que se usa de muchachos para hacer dos equipos: los capitanes van eligiendo alternadamente los mejores y, para que esté igualado, empie- za el menos bueno de los dos capitanes. Esto es: Capitán 1.°: El 9 Capitán 2.°: El 8 y comienza eligiendo el 8. El resultado será: 87.531 y 96.420 Volver – 51 – 17. Más sobre los números enteros Solamente hace falta considerar las decenas y unidades del número n, ya que las unidades de orden superior no dan contribución alguna a las unidades que caen por debajo de ellas. Así, llamando A1 y A0 a las decenas y unidades respectivamente del número n, tendremos: (A1 × 10 + A0)2 = A12 × 100 + 20 A1 A0 + A02 La cifra de las decenas viene determinada por 20 A1 A0 —que es par— más el arrastre procedente de A02. Este arrastre ha de ser impar, lo que implica que A0 sea 4 o 6, y en ambos casos la cifra de las unida- des de A02 será un 6 (4 × 4 = 16 y6 × 6 = 36. ambos productos acaban en 6). Volver – 52 – 18. Definición insensata Un reloj es tanto mejor cuantas menos veces da la hora exacta en un período de tiempo que fijemos. En efecto, un reloj siempre atrasa o adelanta algo. Cuanto menos sea este atraso (o adelanto) mejor será el reloj y, evidentemente, tanto más tardará en coincidir con la hora exacta, una vez puesto en hora. Volver – 53 – 19. La estratagema de Búfalo Bill Búfalo Bill prendió fuego delante de sí, con lo que había dos corti- nas de fuego avanzando en la misma dirección. La cortina por él pro- ducida iba eliminando la vegetación, lo que hacía el efecto de corta- fuegos para la provocada por los indios. Así, Búfalo Bill, situado entre los dos fuegos, quedaba a salvo. Volver – 54 – 20. Los tres estudiantes Bernardo, ya que Alberto va todos los días al cine, pues el supuesto de que se quede estudiando implica según 1) que Bernardo va al cine, y en virtud de 2) que Carlos va al cine también, lo que contradice el punto 3). Por otra parte Carlos se queda estudiando todas las tardes (punto 2). Es, por tanto, Bernardo, el único que varía (o puede variar, al me- nos) en su actividad. Volver – 55 – 21. Paradoja Esta paradoja es un típico caso de límites, análogo al de la persona que quería comer siempre queso, no teniendo más que un queso. Cada día comía la mitad del queso que le quedó del día anterior, y de esta forma nunca se le acababa. Para ver que sí se cortan las rectas no hay más que calcular el valor de las sucesivas distancias CD, EF y ver que el límite es, precisamen- te, cero. Llamando r a la distancia que se obtiene tras repetir n veces la ope- ración CD = AB – AB cos θ =AB (1 – cos 0) EF = CD – CD cos θ = CD (1 – cos 0) = AB (1 – cos θ)2 … x = AB (1 – cos θ)n y para n tendiendo a infinito lim 𝑛⟶∞ 𝑥 = 𝐴𝐵 × 0 = 0 ya que 1 – cos θ < 1 (salvo en el caso de ser las rectas paralelas, para el cual θ = 90° y cos θ = 0). Volver – 56 – 22. Los dos vapores y el río La anchura es 500 m. En efecto, el tiempo de parada no interviene. Siendo v1 y v2 las ve- locidades de los vapores tendríamos: v1 t1 + 200 = d v2 t1 = 200 } 𝑣1 𝑣2 = 𝑑−200 200 v1 t2 = 200 + (d – 100 ) = d +100 v2 t2 = (d – 200) + 100 = d – 100 } 𝑣1 𝑣2 = 𝑑+100 𝑑−100 siendo t1 el tiempo que están navegando los vapores hasta el primer encuentro, y t2 el que están navegando entre el primer encuentro y el segundo. Finalmente: 𝑑 − 200 200 = 𝑑 + 100 𝑑 − 100 d2 – 200 d – 100 d + 20.000 = 200 d + 20.000 d = 500 m Volver – 57 – 23. ¿Cuál es el mayor? 210 = 1024 285 = 23 × (210)8 = 32 × 10248 > 32 × 10008 = 32 × 1024 39 = 19683 353 = 1 3 × 354 = (39)6 3 = 196836 3 < 200006 3 = 64 3 × (104)6 = 64 3 × 1024 Por tanto 32 × 1024 > 64 3 × 1024 y 285 que es mayor que 32×1024, será mayor que 353, que es menor que 64 3 × 1024 Volver – 58 – 24. Una sucesión un tanto anárquica El término que falta es: 121 = 163 (16 en base 3) En efecto, los términos de la sucesión son la expresión del número 16 en sistemas de numeración de diferente base. Así, 10 = 1616 11 = 1615 … … 1111111111111111 = 161 Volver – 59 – 25. Lo que el viento se llevó Bajando las perpendiculares a la recta P1P2 desde los puntos A, B, C y 0, tal como indica la figura vemos que los triángulos BFP2 y CDP2 son iguales, por serlo sus ángulos y uno de sus lados (BP2 = CP2) Por la misma razón son iguales los triángulos AP1E y CP1D. Por ello podemos escribir P2F = CD P1E = CD } P2F = P1E Como además EH = HF por ser 0 el punto medio de AB, resulta P1E + EH = HF + FP2 y H es el punto medio de P1P2. Pero OH = ½(AE + BF) = ½(P1D + DP2) por la misma igualdad de triángulos ya citada. Luego OH = ½P1P2. – 60 – Por tanto, Euclides Smith trazó una recta uniendo las dos palmeras y en el punto medio levantó una perpendicular de longitud igual a la mitad de esta distancia, lo que determinó el punto en que se hallaba el botín. Volver – 61 – 26. La solución más sencilla B + n = k(A + n) B = kA + (k – 1)n = A + (k – 1) A + (k – 1)n B – A = (k – 1) (A + n) Ahora bien, B – A ha de ser múltiplo de A + 0, A + 1, ... A + 10, por lo tanto, la solución más sencilla será B – A = A (A + 1) ... (A + 10) y si hacemos A = 1 B = 1 + 11! Por tanto, entre las muchas soluciones posibles, una de ellas —y la más sencilla— es: A = 1 B = 1 + 11! Volver – 62 – 27. Criptograma 1. Como 7 × 7 = 49, la última cifra del multiplicando ha de ser un 5, para que al multiplicarla por 7 nos dé un arrastre de 3 decenas, que sumadas a 49 den 52, y tener así un 2 en la penúltima cifra del segun- do producto parcial. 2. La primera cifra del multiplicando ha de ser un 2 o un 6, para que se cumpla la condición de tener un 5 en la penúltima cifra del ter- cer producto parcial. Sea cual sea de las dos, la última cifra de dicho producto parcial ha de ser un cero. 3. La primera cifra del segundo producto parcial es un uno, puesto que sumada a 8 da una suma inferior a 10. Como corolario la primera cifra del multiplicando ha de ser un 1 o un 2, ya que al multiplicarla por 7 el producto ha de ser inferior a 20. 4. Es fácil ahora ver que la primera del multiplicador es un 6. Para ello no tenemos más que considerar su producto por el multiplicando que será 1 * 7 5 2 * 7 5 * * 8 * 5 0 8 * 5 0 El 2.° caso, en el que la primera cifra del multiplicando es un 2, es imposible, ya que ni 2 ni 4 —únicas cifras posibles— concuerdan. Luego, la primera cifra del multiplicando es un 1, y la buscada un 6. Esto es 1 * 7 5 6 8 * 5 0 – 63 – Con lo que la cifra que falta por determinar del multiplicando será un 3 o un 4, y la del producto parcial un 2 o un 8. 5. La duda entre 3 o 4 se resuelve fácilmente notando que no puede ser un 3, ya que en el segundo parcial no encajaría, puesto que 7 × 3 + 5 = 26 Lo que da un arrastre de 2, que sumadas a 7, dan 9, y se ha de tener un resultado de dos cifras. 6. Tenemos hasta ahora 1 4 7 5 6 7 * * * * * * 1 0 3 2 5 8 8 5 0 * * * * * * En el resultado total las dos primeras cifras son nueves, ya que si no la suma sería superior a 10, lo que no puede ser. Por análogas razo- nes, las dos primeras cifras del primer producto parcial son: un 1 la primera y un 1 o un 0 la segunda. Luego el multiplicador ha de ser 678 o 677 (un 9 para la última cifra daría muy grandes las dos primeras del producto parcial). Pero 678 es demasiado grande. El resultado final será: 1 4 7 5 6 7 7 1 0 3 2 5 1 0 3 2 5 8 8 5 0 9 9 8 5 7 5 Volver – 64 – 29. La forma más económica de hacer una cadena En 240 pesetas. En efecto, lo mejor es abrir los cuatro eslabones de uno de los trozos, y con ellos reunir los cinco restantes. Volver – 65 – 30. Las matemáticas aplicadas a la investigación criminal La doncella, ya que las páginas 99 y 100 forman una sola hoja. Volver – 66 – 31. Cuatro preguntas simples (o sea, cuatro simplezas) 1.a Una vez tan sólo, ya que la segunda se restará de un número menor que 120. 2.a Utilizando números romanos. Así-X I I ; la parte superior, al dividirlo horizontalmente según la línea de puntos, da V I I . 3.a Al encontrarse, los dos estarán a la misma distancia. 4.a AVARAS, ya que entre la primera y la última letra hay una VARA. Volver – 67 – 32. Problema del billar Este problema, como el de los dos pueblos y el colector, se resuel- ve fácilmente haciendo uso de las imágenes. De esta forma se ve in- mediatamente que la distancia es dos veces la diagonal, o 2√1,52 + 32 = 6,7 m. Volver – 68 – 33. La vuelta del camarero Realmente, este problema no es más que un ejemplo de cómo se pueden enredar las cosas en cualquierproblema, sin fundamento al- guno. Los clientes pagaron 27 duros, los cuales fueron a parar: 25 a la caja y 2 al bolsillo del camarero. Lo que cuadra perfectamente. Volver – 69 – 35. Problema de las dos jarras Evidentemente contiene exactamente igual de vino la de agua, que agua la de vino. Solamente hemos de considerar que el volumen total de líquido en cada jarra es el mismo que al comienzo, luego el agua que haya ahora en la de vino corresponderá a un volumen igual de vino que habrá ido a parar a la otra jarra. Por el mismo razonamiento es claro que no influye el que homogeneicemos o no la mezcla, remo- viéndola. Volver – 70 – 36. Jeroglífico Nadaré donde la Rosarito nada. El primer círculo = nada El 2.° círculo = redondel El 3.° y el 4.° = aros El 5.° círculo = arito El 6.° círculo = nada Volver – 71 – 37. Los dos pueblos y el puente Aplicando una vez más la teoría de los espejos, y teniendo en cuen- ta que el recorrido del puente es siempre el mismo, no tendremos más que hacer la construcción indicada, que dará el mismo punto que en el problema de los dos pueblos y el colector. Esto es A’P’ = 4 km Volver – 72 – 38. El nueve predomina Todos los números, cualquiera que sea el de sus cifras, cumplen la condición demandada, pero con mayor generalidad, ya que da lo mis- mo que se le reste el número invertido o tomando las cifras en el orden que se quiera. En efecto, todo número n será igual a un múltiplo de nueve más un resto igual al exceso sobre múltiplo de nueve que dé la suma de sus cifras, y como dicha suma es independiente del orden en que se dis- pongan, quiere decirse que al restar del número propuesto otro resul- tante de disponer las mismas cifras en otro orden cualquiera, el resul- tado será un múltiplo de nueve, puesto que los dos restos se eliminarán al ser iguales. Volver – 73 – 39. La tela de araña 29 días. En efecto, una sola araña tendría cubierto la mitad del hue- co en 29 días, ya que en el trigésimo duplica lo hecho hasta entonces, cubriendo el hueco. Luego, las dos arañas tendrían cada una cubierto medio hueco al acabar el día 29, es decir, la totalidad entre las dos. Volver – 74 – 40. El comején literato 25 días, que corresponden a 12 cm de los tres tomos intermedios, 0,25 cm de la primera tapa del primer tomo y 0,25 cm de la segunda tapa del último tomo. Volver – 75 – 41. La marca de los cuatro 4° − 44 min 4 = 71 min 44° 4 + arc sen √4 = 71° 44 + 4! 4 − 𝑖 × 𝑖 = 71 o 44 4 + 𝐿𝑒 = 71 4! 4! 4√4 + 𝑖 × 𝑖 = 71 o 4! 4! 4√4 − 𝐿𝑒 = 71 Como vemos, empleando i o e hay una gran variedad de solucio- nes, pero ello es, en realidad, enmascarar el uso de otros números apar- te del cuatro, lo que no es muy correcto. En vez de i × i o Le se puede también utilizar lognn. Por ejemplo: 44 + 4! 4 + log𝑛 𝑛 Teniendo en cuenta la notación anglosajona, que para los decima- les puros no escriben corrientemente el cero sino directamente el pun- to, que utilizan en lugar de nuestra coma, se pueden dar muchas otras soluciones más ortodoxas: √4 .4 − . 4̂ . 4̂ = 71 4! √4 − √4̂ √4̂ = 71 4! + 4.4 . 4 = 71 Volver – 76 – 42. Una ecuación más fácil de lo que aparenta Elevando al cuadrado X + √X + √X + ⋯ = 4 y como √X + √X + ⋯ = 2 X + 2 = 4 X = 2 Volver – 77 – 43. Póker El número total de manos posibles viene dado por las diversas formas en que pueden seleccionarse 5 cartas diferentes de un total de 52. O sea: ( 52 5 ) = 52 × 51 × 50 × 49 × 48 5! = 2.598.960 1.° El número de casos favorables es 4, ya que las cartas vienen fi- jadas en su valor numérico y sólo cabe la variación de los cuatro palos. La probabilidad es, pues, 𝑃1 = 4 2.598.960 = 1 649.740 2.° Para este caso hay que prestar mucha atención a la observación que hicimos de definir bien cuáles son los casos favorables. Si no ha- cemos esto corremos el riesgo de llegar a resultados diferentes, que podremos achacar a errores matemáticos en el cálculo de las probabi- lidades, cuando en realidad sean debidos a interpretaciones diversas del problema. Por ello, antes que nada hemos de contestar a las dos preguntas siguientes: a) ¿Se incluyen entre los casos favorables los correspondientes a esca- lera de color máxima, que se consideraron en el ejemplo 1.°? b) El as, ¿puede formar el comienzo de la escalera igualmente que el fin? (Es decir: A, 2, 3, 4, 5, ¿es una escalera válida al igual que 10, V, D, R, A o no?) Supongamos que decidimos contestar sí a ambas preguntas. Enton- ces, teniendo en cuenta que la escalera puede comenzar por as, 2, 3 ... 10, tenemos 10 secuencias válidas, y como cada una puede ser en – 78 – cualquiera de los cuatro palos, el número de casos favorables es 4 X 10 = 40. Y la probabilidad: 𝑃2 = 40 2.598.960 = 1 64.974 Si, por el contrario, suponemos que la respuesta al punto b) es ne- gativa, ya que en el póker hay ligeras discrepancias de criterio de unas partidas a otras, la probabilidad será: 𝑃′2 = 4 × 9 2.598.960 = 1 72.193, 3̂ Si, tanto en un caso como en otro, quisiéramos excluir los casos de escalera de color máxima, solamente tendríamos que restar la probabi- lidad P1} calculada en 1.° 3.° En este problema tenemos que decidir, igualmente, si al calcu- lar la probabilidad de obtener color consideramos como casos favora- bles los que corresponden a escalera de color. Si consideramos que los casos favorables incluyen los correspon- dientes a escalera de color puesto que, al fin, una escalera de color es al mismo tiempo un color, la probabilidad es: 𝑃3 = ( 13 5 ) ( 52 5 ) = 5.148 2.598.960 ≈ 1 505 Esta es la probabilidad correcta con la definición de casos favora- bles que hemos tomado. Pero otros autores consideran que cuando uno recibe una escalera de color no habla de color, sino de escalera de co- lor, por lo que, sin remarcarlo como yo vengo haciéndolo, calculan la probabilidad bajo este enfoque distinto, lo que da por resultado: 𝑃′3 = 𝑃3 − 𝑃2 = 1 505 − 1 64.974 ≈ 1 509 – 79 – en el caso general en que la escalera es válida con el as en ambas pun- tas, y que es el que dan numerosos autores, o 𝑃"3 = 𝑃3 − 𝑃′2 = 1 505 − 1 72.193, 3̂ ≈ 1 508 en caso contrario. Volver – 80 – 44. Cuesta abajo en mi rodada... Tardará más, ya que solamente en la primera parte del recorrido tardará la hora y cuarto que empleaba para ir de un pueblo a otro cuando el trayecto era llano. La mayor velocidad de bajada no puede compensar la pérdida de tiempo de la subida. Volver – 81 – 45. Ley determinante de una sucesión 23 y 59, ya que la sucesión dada es la de los números primos. Volver – 82 – 46. Las enmiendas del senador La probabilidad de que una enmienda sea presentada por el senador Xirinachs, si el hecho es debido al azar únicamente, es de 1/207. Para calcular la probabilidad de que entre 1254, haya 134 originadas por el mismo senador, no tenemos más que aplicar la fórmula de Bernoulli para sucesos estadísticamente independientes. Esta probabilidad es: 𝑃 (134; 1254, 1 207 ) = ( 1254 134 ) × ( 1 207 ) 134 × ( 206 207 ) 1120 = 1254! × 2061120 134! × 1120! × 2071254 A fin de calcular su valor, debemos emplear la fórmula de Stirling para los factoriales: 𝑛! ∼ √2𝜋𝑛𝑛+(1/2)𝑒−𝑛 lo que da 𝑃 (134; 1254, 1 207 ) = = 12541254,5 × 𝑒−1254 × 2061120 √2𝜋 × 134134,5 × 𝑒−134 × 11201120,5 × 𝑒−1120 × 2071254 = = 9,446 × 10−130 Esta probabilidad es tan pequeña, que hemos de concluir que el comportamiento del senador Xirinachs fue fuera de lo común. Volver – 83 – 47. El cazador y su perro La solución del problema propuesto puede hallarse por los proce- dimientos normales del cálculo infinitesimal, como a continuación veremos, que nos permitirá hallar la expresión de la llamada “curvade la persecución”. El lector podrá comprobar que el procedimiento es complicado, requiriendo la solución de una ecuación diferencial nada fácil. Pero no debe asustarse por ello; si no quiere seguir dicha solu- ción, puede pasar directamente a la segunda, debida a Weston Mayer, que mediante gran ingenio se las arregla para —haciendo uso de las ideas fundamentales del cálculo infinitesimal— ahorrarse las dificulta- des de la solución clásica. 1.a solución Tomemos el río en la dirección del eje Y, tal como indica la figura. Tanto en esta solución como en la siguiente, para eliminar la com- plicación que añade la corriente del río, podemos suponer que el agua – 84 – del río permanece inmóvil, mientras el cazador se desplaza con una velocidad igual a la suya propia más la de la corriente del río. Ello equivale a añadir una misma componente de la velocidad al cazador y al perro, lo que no alterará el tiempo que tarden en encontrarse, y que multiplicado por la velocidad real del cazador, nos dará la distancia por él recorrida. Una vez aclarado este punto, la solución procede co- mo sigue: El cazador se desplaza según el eje Y con velocidad de 2 km/h. El perro se desplaza según la curva de persecución con velocidad de 3 km/h. s = 3t siendo s la longitud de la curva recorrida por el perro. La tangente a la curva, teniendo en cuenta que siempre encontrará al eje Y en el punto H, en que en ese momento se encuentra el cazador, tiene por expresión: 𝑑𝑦 𝑑𝑥 = 𝐴𝐻 − 𝑦 𝑎 − 𝑥 y’(a – x) = 2 t – y ya que el desplazamiento del cazador implica AH = 2t sustituyendo: 𝑡 = 𝑠 3 𝑦′(𝑎 − 𝑥) = 2𝑠 3 − 𝑦 Derivemos esta ecuación: 𝑦"(𝑎 − 𝑥) − 𝑦′ = 2 3 √1 + 𝑦′2 − 𝑦′ – 85 – 𝑦" √1 + 𝑦′2 = 2 3(𝑎 − 𝑥) haciendo p = y’ 2𝑝 √1 + 𝑝2 = 2 𝑑𝑥 3(𝑎 − 𝑥) que al integrar da 𝐿 (𝑝 + √1 + 𝑝2) = 𝐿(𝑎 − 𝑥)− 2 3 + 𝐿𝐶 𝑝 + √1 + 𝑝2 = 𝐶(𝑎 − 𝑥)− 2 3 La constante C se determina mediante las condiciones iniciales. Para x = a, y’ = 0 1 = 𝐶𝑎− 2 3 o 𝐶 = 𝑎 2 3 𝑝 + √1 + 𝑝2 = 𝑎 2 3(𝑎 − 𝑥)− 2 3 = (1 − 𝑥 𝑎 ) − 2 3 Pasando p al segundo miembro y elevando al cuadrado: 1 + 𝑝2 = 𝑝2 − 2𝑝 (1 − 𝑥 𝑎 ) − 2 3 + (1 − 𝑥 𝑎 ) − 4 3 2𝑝 = (1 − 𝑥 𝑎 ) − 2 3 − (1 − 𝑥 𝑎 ) 2 3 Integrando de nuevo 2𝑦 = −3 (1 − 𝑥 𝑎 ) 1 3 + 3 5 (1 − 𝑥 𝑎 ) 5 3 + 𝐶 Para x = 0 y = 0, lo que da – 86 – 𝐶 = 6 5 Finalmente, 𝑦 = − 3 2 (1 − 𝑥 𝑎 ) 1 3 + 3 10 (1 − 𝑥 𝑎 ) 5 3 + 6𝑎 5 Haciendo 𝑥 = 𝑎 obtenemos 𝑦 = 6𝑎 5 Pero a es la anchura del río, igual a 1 km. Luego 𝑦 = 6𝑎 5 𝑡 = 1 2 𝑦 = 3 5 Y la distancia buscada será: 𝐷 = 𝑡 × velocidad del cazador = 3 5 × 1 = 0,6 km 2.a solución Como ya hemos advertido al tratar de la solución clásica, empeza- mos por considerar nula la corriente del río y que el cazador se despla- za a una velocidad de 2 km/h. En un instante cualquiera, el perro se encuentra en P, nadando en dirección PH, con velocidad de 3 km/h. (H es el punto en que se en- cuentra el cazador en ese mismo instante.) – 87 – En un tiempo dt, su desplazamiento será: PP’ = 3 dt Y el correspondiente desplazamiento del cazador: HH’ = 2 dt Los triángulos PQP’ y HNH’ son semejantes, por ser rectángulos y tener iguales los ángulos en P y H respectivamente. Así, pues: 𝑃𝑄 𝐻𝑁 = 𝑃′𝑄 𝐻′𝑁 = 𝑃𝑃′ 𝐻𝐻′ = 3 𝑑𝑡 2 𝑑𝑡 = 3 2 Llamando D a la distancia entre el cazador y su perro en cada ins- tante, tenemos: 𝑑𝐷 = −3 𝑑𝑡 + 𝐻𝑁 = −3 𝑑𝑡 + 2 3 𝑑𝐿 Llamando L a la componente de la distancia entre el cazador y su perro según la dirección del río en cada instante: dL = 2 dt – PQ – 88 – Eliminando PQ entre las dos ecuaciones 𝑑𝐷 = −3 𝑑𝑡 + 2 3 (2 𝑑𝑡 − 𝑑𝐿) = − 5 3 𝑑𝑡 − 2 3 𝑑𝐿 que integrando da 𝐷 = − 5 3 𝑡 − 2 3 𝐿 + 𝐶 Para t = 0 ; D = 1 ; L = 0 1 = C Y la ecuación queda 𝐷 = − 5 3 𝑡 − 2 3 𝐿 + 1 Cuando se encuentran, D = 0 ; L = 0 ; lo que da 𝑡𝑐 = 3 5 Camino recorrido por el cazador × 𝑡𝑐 × (velocidad del cazador) = 3 5 × 1 = 0,6 km. Es notable la sencillez de esta solución que utiliza los principios del cálculo infinitesimal, pero evita las complicaciones de plantear la ecuación diferencial. Volver – 89 – 48. Quien te puso Catenaria, no te supo poner nombre El título y la figura tienden a equivocar al lector, así como el hecho de venir este problema a continuación de uno más complicado de lo normal. La realidad es que si la cadena queda a 2,5 m del suelo es que cuelga verticalmente, ya que: 2 × (10 – 2,5) = 15 m y los dos postes están pegados el uno al otro. Volver – 90 – 49. Pesadas sistemáticas Numeremos las bolas desde 1 hasta 12. Realizaremos las tres pesa- das poniendo en cada platillo, que distinguiremos como primer y se- gundo platillos, las bolas que se indican, y anotaremos en cada caso cuál de los dos platillos pesa más o si pesan igual. 1.a pesada En el l.er platillo las bolas 1, 2, 3 y 4 En el 2.° platillo las bolas 5, 6, 7 y 8 2.a pesada En el l.er platillo las bolas 1, 6, 7 y 8 En el 2.° platillo las bolas 5, 9, 10 y 11 3.a pesada En el l.er platillo las bolas 3, 5, 8 y 11 En el 2.° platillo las bolas 2, 6, 9 y 12 Representando por =, + y – el resultado de que en cada pesada el 1.er platillo pese igual, más o menos que el segundo, tendremos la tabla siguiente que nos determinará la bola defectuosa y que el lector puede comprobar fácilmente: Resultados Bola defectuosa 1.a pesa- da 2.a pesa- da 3.a pesa- da – = = No cabe esta posibilidad = = + La 12 por defecto – = – La 12 por exceso = + = La 10 por defecto = + + La 9 por defecto – 91 – = + – La 11 por defecto = – = La 10 por exceso = – + La 11 por exceso – – – La 9 por exceso + = = La 4 por exceso + = + La 3 por exceso + = – La 2 por exceso + + = La 1 por exceso + + + No cabe esta posibilidad + + – La 5 por defecto + – = La 7 por defecto + – + La 6 por defecto + – – La 8 por defecto – = = La 4 por defecto – = + La 2 por defecto – = – La 3 por defecto – + – La 7 por exceso – + + La 8 por exceso – + – La 6 por exceso – – = La 1 por defecto – – + La 5 por exceso – – – No cabe esta posibilidad Volver – 92 – 50. Las tres aspirantes a secretaria La rubia de las piernas bonitas. Volver – 93 – Otras obras de interés CAJÓN DE SASTRE MATEMÁTICO, por M. Mataix 12 × 17 cm 96 páginas FÁCIL, MENOS FÁCIL Y DIFÍCIL, por M. Mataix 12 × 17 cm 192 páginas EL DISCRETO ENCANTO DE LAS MATEMÁTICAS, por M. Mataix 12 × 17 cm 168 páginas ¿SE ATREVE UD. CON ELLOS?, por J. M. Albaigés 16 × 21,5 cm 258 páginas CIBERNÉTICA SIN MATEMÁTICAS, por A. V. y T. I. Shileiko 14 × 22 cm 204 páginas MATEMÁTICAS MODERNAS PARA LA PUESTA AL DÍA DE LOS PADRES, por Kaufmann y Cullmann 12 × 17 cm 195 páginas PROBLEMAS DE MATEMÁTICAS MODERNAS PARA LA PUESTA AL DÍA DE LOS PADRES, por Kaufmann y Cullman 12 × 17 cm 132 páginas EL ÁLGEBRA BINARIA DE BOOLE, por R. Palma 12 × 17 cm 160 páginas PUNTOS Y FLECHAS, TEORÍA DE LOS GRAFOS, por A. Kaufmann 12 × 17 cm 176 páginas ELEMENTOS DE PROBABILIDADES Y ESTADÍSTICA, por S. A. Lippman 16 × 21,5 cm 195 páginas – 94 –
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