Как сдвинуть гору Фудзи - Уильям Паундстоун

1 такое место — не принимать на работу;

бесконечно + еще одно место — удовлетворительно;

бесконечно х бесконечно + еще одно место — правильный ответ.

Начнем с воображаемой карты: одна миля на юг, одна на восток и одна на север — это три стороны квадрата. Вы окажетесь в точке, которая будет расположена на одну милю восточнее, чем ваше место старта. Эта ситуация может вам показаться неразрешимой, и вы поспешите заявить, что таких мест на земле нет.

Попробуйте-ка еще один раз. Единственный способ разрешить эту ситуацию — вспомнить о том, что направление, которое указывает стрелка компаса, — это явление относительное, поскольку мы живем на поверхности сферы. На Северном полюсе любое горизонтальное направление указывает на юг. Если вы стартуете на Северном полюсе, вы можете пройти милю в любом направлении, и это будет считаться движением на юг. Более того, следующая миля пути на восток будет расположена по окружности вокруг Северного полюса. У вас получится именно так, если вы не только изначально направитесь на восток, но и будете постоянно корректировать свое направление движения, чтобы все время идти строго на восток. Тогда у вас будет возможность на финальном отрезке идти прямо к Северному полюсу и вернуться туда, откуда вы отправились. Таким образом, ваш маршрут будет напоминать «треугольный кусок пирога», а не разомкнутый квадрат.

Итак, первая возможная точка — это Северный полюс. Обратите внимание на то, что Южный полюс для решения этой задачи не подходит. На Южном полюсе любое направление ведет на север, поэтому там вы просто не сможете двигаться на юг.

Вы можете решить, что правильный ответ — есть одно такое место, и вы снова будете не правы. Не правы потому, что такой маршрут может начаться и в точке, расположенной поблизости от Южного полюса. Представьте, что вы стартуете в точке, которая расположена на расстоянии чуть больше мили от Южного полюса. Вы пройдете одну милю на юг, потом повернете на 90 градусов и отправитесь на восток, при этом вы опишете полную окружность длиной в одну милю вокруг полюса, направляясь все время строго на восток, и, наконец, пройдете милю на север и вернетесь в исходную точку.

Такая точка не одна — таких точек бесконечное количество. Вы можете отправиться из любой точки, которая находится на подходящем расстоянии от Южного полюса. Такие точки расположены на окружности, центр которой — Южный полюс.

Что такое «подходящее расстояние»? Окружность длиной в одну милю должна иметь радиус 1/2Пи мили. Стартовая точка маршрута должна располагаться еще на одну милю дальше от полюса, то есть на расстоянии в 1+1/2Пи мили от него, или примерно в 1,159 мили.

Но и это еще не все. Допустим, вы стартуете чуть ближе к полюсу. Вы идете одну милю на юг, а потом идете строго на восток по меньшей окружности, длина которой 1/2 мили. Вы дважды совершите полный круг, а потом пройдете еще одну милю на север и вернетесь в исходную точку. Таких точек опять-таки бесконечное множество, и они расположены на расстоянии в 1 + 1/4Пи мили от полюса.

Вы также можете выбрать такой маршрут, чтобы на втором этапе пройти вокруг полюса три раза, четыре раза и вообще любое целое число Пи раз. Каждый раз эти точки также будут расположены на окружности, центр которой полюс, а радиус — 1 + 1/2Пи мили. Таким образом, подобных точек — бесконечное множество, и расположены они на бесконечном количестве окружностей, расположенных концентрически вокруг полюса.

Эта задача — вариация на тему одной из самых известных в мире головоломок. В ней путешественник проходит удовлетворяющий решению задачи маршрут и по пути убивает медведя. Нужно ответить на вопрос о том, какого цвета был медведь. Ответ — это был белый медведь, так как у Северного полюса живут только белые медведи. В конце 1950-х годов Мартин Гарднер написал, что «недавно один человек понял, что Северный полюс — не единственный правильный ответ на эту старинную загадку».[136] На самом деле «новые» ответы не подходят для старинной головоломки, потому что в Антарктике нет наземных млекопитающих, включая медведей.

Сколько раз в течение суток перекрываются часовая и минутная стрелки?

Большинство людей сразу же понимает, что ответ должен быть 24 плюс-минус. Все проблема как раз в том, чтобы вычислить этот плюс-минус.

Сначала обратите внимание, что перекрытие стрелок — это абсолютно предсказуемое явление. Обе стрелки движутся с постоянной скоростью, следовательно, интервал времени между двумя последовательными перекрытиями постоянный.

Этот постоянный интервал чуть более часа. В полночь часовая и минутная стрелки точно совпадают. Минутной стрелке требуется ровно шестьдесят минут, чтобы описать полный круг, за то же самое время часовая стрелка проходит 1/12 часть круга и находится на отметке 1 час. Чтобы добраться до отметки 1 час, минутной стрелке потребуется пять минут, но за это время часовая стрелка еще немного продвинется вперед…

Перед тем как увлечься обсуждением парадокса Зенона[*], давайте пока предположим, что между последовательными перекрытиями стрелок проходит чуть больше, чем 65 минут. Мы также знаем, что если умножить этот точный интервал на неизвестное целое число, должно получиться ровно двадцать четыре числа, так как каждые двадцать четыре часа часовая и минутная стрелки точно перекрываются на отметке 12. На самом деле это происходит каждые двенадцать часов — ведь путь, который стрелки проходят с полуночи до полудня, точно совпадает с путем, который они проходят с полудня до полуночи.

Давайте подробно проанализируем, что происходит за двенадцать часов с полуночи до полудня. За этот период стрелки не могут совпасть двенадцать раз — в этом случае интервал между совпадениями стрелок был бы 12/12 — или ровно один час, а мы знаем, что на самом деле он чуть больше, чем 65 минут. Следовательно, за этот период стрелки могут совпасть лишь 11 раз. Это значит, что продолжительность интервала между перекрытиями стрелок 12/11, или 65,45 минуты. Это и должен быть точный интервал, который мы не смогли вычислить чуть ранее. Умножив одиннадцать на два, мы получаем двадцать два перекрытия стрелок за двадцать четыре часа. Таким образом, двадцать два — это точный ответ, если только вы не захотите учитывать и совпадение стрелок в начале суток в полночь и в конце суток в следующую полночь — в этом случае ответом будет двадцать три.

У Майка и Тодда есть 21 доллар на двоих. У Майка на 20 долларов больше, чем у Тодда. Сколько денег у каждого? В ответе нельзя использовать дроби.

Это вопрос с подвохом, в котором скрыт «вызов». Ответ на основной вопрос достаточно прост. У вас может возникнуть искушение ответить, что у Майка 21 доллар, а у Тодда — 1 доллар, но тогда получается сумма в 22 доллара. Правильный ответ должен быть таким: у Майка 20,50 доллара, а у Тодда — 0,50 доллара. Если это для вас не очевидно — вы можете использовать алгебру, составить и решить уравнение. Вы также можете доказать, что это — единственный правильный ответ, но интервьюер настаивает, что в ответе нельзя использовать дроби.

Интервьюер не прав (или использует «техническую тонкость»: мол, целое количество центов — это не дроби). Ожидается, что вы будете отстаивать свою точку зрения и доказывать, что правильный ответ именно $20,50/$0,50. Такова жизнь в больших организациях.

Сколько в среднем раз вам нужно открыть наугад телефонный справочник Манхэттена, чтобы найти нужный вам номер телефона?

«Открыть наугад» подразумевает, что вы случайно открываете двухстраничный разворот книги (вы не должны пытаться использовать знания о том, какой букве алфавита соответствует нужный вам номер телефона). Подразумевается также, что, если нужный вам номер есть где бы то ни было на двух случайно открытых вами страницах, вы его обязательно найдете.

Есть и простой ответ, и более изощренный.

Вот простой ответ. Допустим, в телефонном справочнике Манхэттена одна тысяча страниц (это достаточно точная оценка: в издании этого справочника 2001 года было 1138 страниц. Вы можете игнорировать тот факт, что в начале и конце телефонной книги есть страницы, на которых нет номеров телефонов). Это значит, что в телефонной книге 500 разворотов. Таким образом, вероятность, что книга откроется в нужном вам месте в первый и в любой последующий раз, — один из пятисот.

Этот быстрый ответ вполне приемлем, учитывая, что самый уязвимый пункт в ваших рассуждениях — это догадка о количестве страниц в телефонном справочнике.

А теперь ответ, удовлетворяющий людей из «математического лагеря». В реалистической ситуации вам, наверное, захотелось бы узнать, сколько раз вам нужно случайным образом раскрыть телефонную книгу, чтобы быть уверенным с заданной вероятностью, что хотя бы один раз она раскроется на нужной вам странице. Допустим, вы хотите быть уверенными, что в 90 процентах случаев отыщете нужный вам номер. Сколько раз для этого нужно раскрыть телефонный справочник?