Мартин Гарднер - Математические головоломки и развлечения

6. По всей видимости, в семье Джонсов имеются четыре сестры и у троих из них голубые глаза. Если имеется n девушек и у Ь из них глаза голубого цвета, то вероятность того, что выбранные случайным образом две девушки будут голубоглазыми, равна

Мы знаем, что в нашем случае эта вероятность равна 1/2, поэтому задача сводится к отысканию таких целочисленных значений Ь и n , при которых выписанное выражение имеет значение 1/2. Наименьшими из таких значений являются n = 4 и Ь = 3. Ближайшие по величине значения составляют n = 21, b = 15, но, поскольку крайне невероятно, чтобы в одной семье была 21 сестра, мы будем считать ответом первую пару значений: четыре сестры, из которых три — голубоглазые.

7. Возраст «как роза, красного» города составляет семь миллиардов лет. Пусть х — возраст города, у — возраст вечности (в миллиардах лет). Миллиард лет назад возраст города составлял х — 1, а возраст вечности через миллиард лет составит у + 1 миллиардов лет. Условия задачи позволяют записать два простых уравнения:

Из этих уравнений мы находим х — возраст города; оказывается, х = 7000000000 лет, а у — возраст, достигнутый вечностью, равен 14 миллиардам лет. Сама постановка задачи предполагает, таким образом, теорию образования Вселенной в результате Большого взрыва.

8. Из-за ограниченности места мы лишь наметим способ, пользуясь которым можно показать, что соревнования по прыжкам в высоту на легкоатлетическом матче трех колледжей выиграл колледж Вашингтона.

За первое, второе и третье места в каждом виде соревнований присуждалось различное (но непременно целое и положительное) число очков. За первое место победившая команда не может получить меньше 3 очков. В то же время мы знаем, что соревнования проводились по крайней мере по двум видам легкой атлетики (толканию ядра и прыжкам в высоту) и что колледж Линкольна (выигравший соревнование по толканию ядра) набрал 9 очков, поэтому число очков, присуждаемых за первое место, не может быть меньше 8. Может ли оно быть равным 8? Нет, потому что это означало бы, что соревнования проводились только по толканию ядра и прыжкам в высоту и колледж Вашингтона не мог бы набрать 22 очка. Число очков, присуждаемых за первое место, не может быть равным и 7, потому что в этом случае соревнования могли бы проводиться не более чем по трем видам легкой атлетики, а трех видов недостаточно для того, чтобы колледж Вашингтона набрал 22 очка. Несколько более сложными рассуждениями можно показать, что число очков, присуждаемое за первое место, не равно 6, 4 и 3. Единственной возможностью остается число 5.

Если команда, занявшая первое место получает 5 очков, то соревнования должны проводиться по крайней мере по пяти видам спорта (при меньшем числе видов колледж Вашингтона не наберет 22 очка, при большем — колледж Линкольна наберет больше 9 очков). Колледж Линкольна получает 5 очков за толкание ядра и, следовательно, по 1 за участие в соревнованиях по четырем другим видам спорта. Колледж Вашингтона может набрать 22 очка в двух случаях: получив 4, 5, 5, 5, 3 очка и получив 2, 5, 5, 5, 5 очков. Первая возможность исключается потому, что тогда колледж Рузвельта набрал бы 17 очков, а мы знаем, что его команда набрала всего лишь 9 очков. Оставшаяся возможность приводит к правильному числу очков у колледжа Рузвельта, и, таким образом, число очков, полученных каждой командой, восстанавливается однозначно (см. таблицу).

Колледж Вашингтона выигрывает соревнования по всем видам спорта, кроме толкания ядра, следовательно, он должен занять первое место и по прыжками в высоту.

Предположение о единственности ответа на задачу позволяет намного сократить решение. Вот что написала по этому поводу одна из читательниц:

Уважаемый мистер Гарднер!

Знаете ли вы, что эту задачу можно решить вообще без всяких вычислений? Ключ к решению дает последнее замечание в условии задачи. Там говорится, что, решив соответствующие уравнения в целых числах, мы однозначно определим колледж, выигравший соревнования по прыжкам в высоту. Это может происходить лишь в одном случае: когда один колледж: выигрывает соревнования по всем видам спорта, кроме толкания ядра. В противном случае при имеющейся у нас информации задачу нельзя было бы решить даже после того, как мы подсчитали бы, сколько очков получала команда за каждое место и по скольким видам спорта проводились соревнования. Поскольку колледж, выигравший соревнование по толканию ядра, не был абсолютным победителем матча, ясно, что команда, выигравшая матч, заняла первые места по всем остальным видам спорта. Следовательно, без всяких вычислений можно сразу сказать, что соревнования по прыжкам в высоту выиграл колледж Вашингтона.