– Первое испытание вы прошли, доктор.
Что написал Ватсап? Ответ см. в главе «Загадки разгаданные».
Геомагические квадраты
Магический квадрат состоит из чисел, сумма которых по любой строке, любому столбцу и любой диагонали равна одному и тому же числу. Ли Сэллоуз придумал геометрический аналог магического квадрата – геомагический квадрат. Это организованные в квадрат геометрические фигуры; они расставлены таким образом, что фигуры в любом ряду, в любом столбце или диагонали складываются вместе, как детали головоломки, и образуют одну и ту же фигуру. Эти кусочки при необходимости можно поворачивать или отражать зеркально. На левом рисунке видно, как это делается; на правом представлена загадка, которую вам предлагается решить. Ответ см. «Гипотеза о трекле».
Сэллоуз придумал много других геомагических квадратов, а также обобщений вроде геомагического треугольника. Их можно найти в журнале The Mathematical Intelligencer 33 No. 4 (2011) 25–31 и на вебсайте Сэллоуза: http://www.GeomagicSquares.com/
О форме апельсиновой кожуры
Существует множество способов очистить апельсин. Некоторые просто последовательно отламывают кусочки кожуры. Некоторые стараются снять кожуру целиком в виде большой неправильной кляксы. В результате обычно получается несколько кусков кожуры и много сока. Другие подходят к делу системно и аккуратно чистят апельсин ножом, делая спиральный надрез от верхушки плода вниз к основанию. Я лично предпочитаю беспорядок и быстрый результат, но о вкусах не спорят.
В 2012 г. Лоран Бартольди и Андре Энрикес заинтересовались тем, какую фигуру образует апельсиновая кожура, если ее аккуратно выложить на плоскости. Воспользовавшись тонким ножом и тщательно следя за тем, чтобы полоска кожуры везде имела одинаковую ширину, они выложили на столе красивую двойную спираль. Получившаяся фигура напомнила им одну известную математическую кривую – двойную спираль, известную под несколькими разными названиями: спираль Корню, спираль Эйлера, клотоида, или кривая Спиро.
Эта кривая известна с 1744 г., когда Эйлер открыл одно из ее основных свойств. Кривизна этой кривой (1/r, где r – радиус оптимально подогнанной окружности) в любой заданной точке пропорциональна расстоянию вдоль кривой от середины кривой до этой точки. Чем дальше уходишь вдоль кривой, тем плотнее она сворачивается; именно поэтому ее спиральные участки закручиваются все плотнее. Физик Мари Альфред Корню наткнулся на эту же кривую в физике света, при преломлении света на прямой кромке. Инженеры-путейцы используют эту кривую при проектировании плавного перехода от прямого участка пути к повороту.
Бартольди и Энрикес доказали, что сходство между апельсиновой кожурой и спиралью Корню не случайно. Они записали уравнение, описывающее форму полоски апельсиновой кожуры для любой фиксированной ширины, и доказали, что чем меньше ширина полоски, тем сильнее ее форма приближается к форме спирали. При очень маленькой ширине форма фигуры становится похожей на спираль Корню со сколь угодно высокой точностью. Они отметили также, что эту спираль «открывали много раз в истории; наша, например, появилась за завтраком».
Дополнительную информацию см. в главе «Загадки разгаданные».
Как выиграть в лотерею?
Пожалуйста, обратите внимание на вопросительный знак в заголовке.
Чтобы выиграть джекпот в Национальной лотерее Великобритании (бездарно переименованной в Lotto), необходимо, чтобы шесть чисел от 1 до 49, выбранные вами заранее, совпали с числами, которые выберет лотерейный автомат в день розыгрыша. Существуют способы выиграть призы поменьше, но давайте сосредоточимся на максимальном результате. Шары вынимаются машиной в случайном порядке, но затем выстраиваются по возрастанию, чтобы участникам лотереи проще было определить, выиграли ли они что-нибудь. Поэтому если машина выберет следующие шары:
13 15 8 48 47 36,
то результат будет выдан в виде
813 15 36 47 48;
наименьшее число здесь, очевидно, равно 8, следующее – 13 и т. д.
Теория вероятностей говорит нам, что если любое число может выпасть с равной вероятностью (как и должно быть), то в пределах выбранного комплекта из шести чисел:
• наиболее вероятное наименьшее число равно 1;
• наиболее вероятное следующее по величине число равно 10;
• наиболее вероятное третье по величине число равно 20;
• наиболее вероятное четвертое по величине число равно 30;
• наиболее вероятное пятое по величине число равно 40;
• наиболее вероятное наибольшее число равно 49.
Все эти утверждения верны. Первое верно, потому что если в ряду чисел появляется 1, то она, естественно, становится наименьшей, что бы ни произошло далее. Однако в отношении числа 2 так уже нельзя сказать, потому что остается небольшая вероятность, что далее появится 1, которая и займет это место. Следовательно, вероятность того, что число 2 будет наименьшим после извлечения шести шаров, чуть меньше, чем для единицы.
Ну, хорошо, таковы математические факты. Поэтому на первый взгляд вы можете чуть-чуть увеличить свои шансы на выигрыш, если выберете числа
1 10 20 30 40 49,
поскольку каждое из них – наиболее вероятный вариант в данном интервале.
Верно ли сказанное? Ответ см. в главе «Загадки разгаданные».
КражаСлучай с зелеными носками
– Вы прошли первое испытание, доктор. Но для настоящей проверки я должен посмотреть, как вы проведете криминальное расследование.
– Я готов, мистер Сомс. Когда мы начнем?
– Никогда не откладывай на завтра то, что можно сделать сегодня.
– Согласен, мы оба – люди действия. Что это будет за дело?
– Ваше собственное.
– Но…
– Мне кажется, что, хотя причиной вашего появления здесь был поиск работы, вы, помимо этого, стали жертвой преступления. Я ошибаюсь?
– Нет, но как…
– Когда вы только вошли в комнату, я инстинктивно понял, что вы нуждаетесь в моей помощи. Вы пытались это скрыть, но я видел это по вашему лицу и по манере держаться. Когда я решил проверить этот вывод и упомянул «преступление, жертвой которого вы стали», ваш ответ был уклончивым. Вы сказали, что пришли в первую очередь не как возможный клиент.
Ватсап вздохнул и тяжело опустился в кресло.
– Я боялся, что упоминание о моем собственном деле может отрицательно повлиять на ваше решение воспользоваться моими услугами, ведь вы могли подумать, что я просто пытаюсь получить бесплатный совет. Но я опять убедился, что вы видите меня насквозь, мистер Сомс.
– Это было неизбежно. Я думаю, мы вполне можем обойтись без формальностей. Вы можете называть меня Сомсом. А я буду называть вас Ватсапом.
– Это честь для меня, ми… э-э, Сомс, – Ватсап, откровенно взволнованный, сделал паузу, чтобы немного успокоиться: – Вообще-то случай несложный, вы с такими наверняка не раз сталкивались.
– Кража со взломом.
– Да. Как вы… не важно. Произошло это в начале года, и я немедленно обратился за профессиональной помощью к вашему соседу через дорогу. Через месяц, в течение которого не было получено совершенно никаких результатов, он заявил, что вопрос слишком тривиален, чтобы заинтересовать его могучий талант, и указал мне на дверь. Услышав, по счастливой случайности, о ваших расследованиях, я решил, что вы могли бы добиться успеха там, где это великое светило потерпело неудачу.
Ватсапу было ясно, что теперь он полностью овладел вниманием Сомса.
– Я клянусь, что помогу вам раскрыть это преступление, хотя бы для того, чтобы доказать свою полезность, – произнес Ватсап с чувством. – Если мы добьемся успеха… нет, когда мы добьемся успеха… я смогу с бо́льшим основанием надеяться на постоянное место. Я не могу заплатить вам гонорар, но могу предложить свои услуги бесплатно на два месяца. За это время я обеспечу постоянный поток клиентов, расхваливая вас направо и налево в обществе аристократов; этого хватит, чтобы кормить нас обоих и оплачивать скромное, но приличное жилье.
– Признаюсь, такое предложение кажется мне достаточно привлекательным, – отозвался Сомс. – Я уже давно ищу себе помощника, которого наши заокеанские друзья назвали бы «вторым номером». То, как вы разоблачили неуместное любопытство моей квартирной хозяйки, внушает мне дополнительную уверенность в том, что вы соответствуете моим потребностям, но посмотрим. Э-э… кстати, о потребностях: нет ли у вас с собой случайно пятифунтовой банкноты? Миссис Сопсудс всегда так жалуется на неоплаченные счета… Нет-нет, вижу, что наличных у вас не больше, чем у меня. Но вместе мы преодолеем безденежье. А теперь расскажите мне о преступлении.
– Как я уже сказал, дело очень простое, – сказал Ватсап. – Мой дом взломали, и моя бесценная коллекция ал-гебранских церемониальных кинжалов, представлявшая собой бо́льшую часть моего состояния, была украдена.
– Отсюда ваше нынешнее прискорбное финансовое состояние.
– Да, это так. Я планировал продать их на аукционе «Сотбис».
– Были ли какие-то улики?
– Всего одна. Зеленый носок, оставленный вором на месте преступления.
– Какого он был оттенка зеленого цвета? Из какого материала? Хлопок? Шерсть?
– Я не знаю, Сомс.
– Подобные вещи имеют значение, Ватсап. Не одного человека вздернули на виселице из-за конкретного оттенка цвета единственной штопальной нитки. И не один преступник избежал петли только потому, что такого доказательства не нашлось.
Ватсап кивнул, усваивая урок.
– Вся информация, которая у меня есть, исходит от полиции.
– Разумеется, это объясняет ее скудность. Продолжайте, пожалуйста.
– Полиция сузила круг подозреваемых до трех человек и пришла к выводу, что ответственность за это преступление лежит на ком-то из них. Это Генри Грин, Билл Браун и Уолли Уайт