Со спичками не шутят

Серьезные рассуждения подготовили нас к серьезным задачам. Спичечный коробок по форме представляет собой прямоугольный параллелепипед.

2-125. Как измерить диагональ спичечной коробки с помощью простой линейки? Нужно обойтись без вычислений, без формулы для квадрата диагонали, который равен сумме квадратов трех измерений параллелепипеда. Стороны параллелепипеда измеряются элементарно, а вот диагональ?

2-126. Воткните в яблоко с двух диаметрально противоположных сторон две спички.

Если такое яблоко разрезать под некоторым углом ? и поворачивать одну половинку относительно другой, то угол между спичками будет изменяться и за пол-оборота достигнет наименьшего значения (какого?).

Разрежьте это яблоко с таким расчетом, чтобы значение наименьшего угла не могло превысить 90

. Совместите обе половинки так, чтобы между спичками образовался угол 120

. Считайте, что яблоко имеет точную форму шара.

2-127. Сколько всего спичек может быть получено из деревянного куба, ребро которого 1 метр? Каждая спичка должна иметь длину 5 см и поперечное сечение 2?2 мм. Вопрос нужно решить чисто теоретически, считая распил идеальным, то есть на него объем не расходуется.

Теперь еще раз пройдемся по фигурам, увеличивая постепенно количество используемых спичек.

2-128. Из 4 спичек сложен крест, но не так как в задаче 2-6. Получить маленький квадратик в центре не получится. Хотя требование аналогичное: переместить одну спичку так, чтобы получился квадрат.

2-129. Из 5 спичек сложена маленькая стрела. Переложите 3 спички так, чтобы стрела поменяла направление на противоположное.

2-130. Из 6 спичек сложен правильный шестиугольник, у которого все углы тупые по 120

. Требуется переложить 4 спички так, чтобы получились треугольники с острыми углами.

2-131. Как переложить 2 спички так, чтобы из трех треугольников получилось два треугольника.

2-132. Из 8 спичек сложите 3 квадрата.

2-133. Переложите 2 спички так, чтобы получилось три квадрата одного размера.

2-134. Переложите 3 спички, чтобы вместо трех треугольников получить три четырехугольника одного размера.

2-135. Из 9 спичек составьте 7 треугольников, лежащих в одной плоскости. Ломать, разрезать и накладывать спички друг на друга не допускается. Есть два решения.

2-136. Из заданной фигуры получите два равносторонних треугольника, убрав 4, или 3, или 2 спички.

2-137. Из 10 спичек сложены три квадрата. Такая фигура уже была в задачах 2-27 и 2-28, но для нее есть еще задачи.

а) переложите 2 спички так, чтобы получился один большой и один маленький квадрат;

б) добавьте 2 спички так, чтобы получилось четыре одинаковых маленьких квадрата и еще один большой квадрат.

2-138. Переложите 3 спички так, чтобы получилось четыре равных четырехугольника.

2-139. Переложите 4 спички так, чтобы получилось четыре равных квадрата и один большой.

2-140. Из 12 спичек сложен крест, площадь которого равна 5 условным квадратам. Измените расположение спичек так, чтобы контур фигуры охватывал площадь равную только 4 условным квадратам.

2-141. Из 22 спичек требуется сложить прямоугольник наибольшей площади.

2-142. Можно ли из 36 спичек, не ломая их, сложить прямоугольный треугольник?

Урок 3. Алгебра

Суперакция от спичечной фабрики Дремлесдрев:

Каждая пятая спичка в коробке … зажигается!

Основные разделы математики, изучаемые в средней школе – это арифметика, геометрия и алгебра. Считается, что математика, помимо своего прикладного практического значения, развивает логическое мышление. Поэтому первыми в раздел алгебры мы включили несколько задач, в которых не нужно производить какие-либо математические действия, а требуются только логические рассуждения, просчет и перебор комбинаций на несколько шагов вперед.

3-1. Разложите в ряд 8 спичек и, перекладывая одну спичку через две, составьте в четыре хода 4 группы по 2 спички в каждой.

Чтобы стало понятнее, как это нужно сделать, дадим маленькую подсказку, покажем конечный результат. Должно получиться так:

3-2. Десять спичек положите в один ряд. Требуется собрать их попарно, всего в пять пар, перекладывая по одной спичке через две, за наименьшее число ходов.

3-3. Пятнадцать спичек сложены в ряд. Требуется собрать их в пять групп по 3 спички в каждой. Перекладывать спички можно только по одной, каждый раз через 3 спички, Решите задачу за 10 ходов.

3-4. Сосчитайте 22 спички, разложенные так, как показано на рисунке, подряд по часовой стрелке, выбрасывая каждую седьмую спичку. Начать счет нужно с такой спички, чтобы выброшенными оказались все спички кроме той, которая лежит отдельно. Вопрос в том, с какой спички начать счет?

3-5. Семь спичек разложите на столе звездочкой, а ещё 6 спичек возьмите в руку. Начиная от любой спички, отсчитайте по часовой стрелке третью и рядом положите ещё одну спичку. Затем опять, начиная от любой спички, в том же направлении, отсчитайте третью спичку, против которой ещё не лежит дополнительная спичка, и также положите около неё ещё одну спичку. Действуя таким образом, постарайтесь разложить все 6 спичек, которые были у вас в руке. При отсчете спичек не следует пропускать и те, около которых уже положена спичка. Как решить задачу?

3-6. Тринадцать спичек расположены расходящимися лучами, как показано на рисунке, причем 12 из них направлены от центра и только одна – к центру. Требуется снять все спички, кроме той, которая обращена к центру, соблюдая следующее правило: сначала снять одну спичку, а затем, двигаясь по часовой стрелке, снимать каждую тринадцатую спичку. Сообразите, с какой спички нужно начать?

Получается как в детской считалочке из 13 слов, считаем по кругу и спичку, на которую выпадет счет, выводим из игры. Главное – какую убрать первой, дальше элементарно.

В нашем представлении спичка символизирует нечто маленькое. Есть даже выражение «измерять на спичках», означающее какие-то мелкие придирки. Действительно, длина спички чуть больше 4 сантиметров, а вес её, наверное, меньше 1 грамма. Вот если бы Гулливер прихватил с собой спички в страну лилипутов, то для них она выглядела бы в 12 раз больше и представляла бы собой деревянную палку длиной 50 сантиметров. Но оказывается, математика может доказать, что спичка и без страны лилипутов имеет внушительные размеры. Это делается с помощью софизмов – ложных по существу умозаключений, формально кажущихся правильными. Любой софизм основывается на преднамеренном, сознательном нарушении правил логики или математики. Сейчас мы рассмотрим два подобных утверждения.

3-7. Софизм: спичка вдвое длиннее телеграфного столба.

Пусть a – длина спички (в сантиметрах), b – длина столба (тоже в сантиметрах). Обозначим b-a=c, тогда b=a+c. Перемножим эти равенства почленно. Получим b

-ab=ca+c

. Вычтем из обеих частей bc. Получим: b

-ab-bc=ca+c

-bc. Вынесем общие множители за скобки: b(b-a-c)=c(-b+a+c), или b(b-a-c)=-c(b-a-c).

Разделим обе части равенства на одно и тоже выражение (b-a-c). Получим b=-c. Но по первоначальному обозначению c=b-a, так что -c=a-b. Таким образом, окончательно получаем b=a-b, a=2b и спичка оказалась вдвое длиннее телеграфного столба! Найдите ошибку в рассуждениях, или может быть всё правильно?

3-8. Софизм: вес спички равен весу слона.

Оказывается спичка не только очень длинная, но и очень тяжелая! Пусть – x вес слона, а – y вес спички. Обозначим сумму весов через 2v, то есть, x+y=2v. Из этого равенства переносом слагаемых в другую часть можно получить ещё два равенства: x-2v=-y, и x=-y+2v.

Перемножим почленно последние два равенства: