Câte piese are un puzzle de 100 de piese?

Pentru că, staţi liniştiţi, nu prea poate să aibă exact 100 de piese. De ce? Păi, pentru că numărul 100 nu poate fi scris ca produs de două numere diferite reprezentând lungimea şi lăţimea unui dreptunghi obişnuit, adică cu un raport între ele undeva în jurul lui 1,5.

Cred că între timp vă merg rotiţele creierului la turaţie maximă. Într-un puzzle simplu pentru copii de 6 ani poate sta ascunsă atâta matematică?  100 = 2 x 50 = 4 x 25 = 5 x 20 = 10 x 10. Dar ultima variantă nu este bună ca dreptunghi, că e pătrat, iar celelalte sunt dreptunghiuri prea lungi. Deci, câte piese are de fapt un astfel de puzzle?

Toată povestea a ieşit la iveală când fică-mea a căutat un puzzle de când era copiliţă, ca să-l ducem cadou în vizită unei fetiţe de 7 ani. A venit cu un puzzle nemţesc foarte frumos, cu prinţesa Ariel, şi s-a gândit să-l verifice dacă este complet. Aşa că i-a numărat piesele şi – surpriză! – i-au ieşit 104 bucăţi. Or fi şi bucăţi de la alt puzzle? Hai să vedem, aşa că s-a apucat să-l facă. Şi iarăşi surpriză, puzzle-ul era complet şi avea exact 104 piese. Păi, cum? Păi, simplu: 104 = 13 x 8 (se vedea şi numărând lungimea şi lăţimea, se poate deduce şi descompunând numărul 104 şi combinând factorii în două produse). Iar 13 cu 8, luate ca lungime şi lăţime, dau un raport de dreptunghi frumos, 13 : 8 = 1,625 foarte aproape de numărul de aur 1,618 (asta nu i-am explicat fiicei noastre). Repede am început să căutăm şi alte aproximări. De pildă, numărul 96 = 12 x 8 are aproximarea 1,5 destul de bună şi aceasta.

De aici se nasc două întrebări. Prima este: ce se întâmplă la celelalte variante de puzzle-uri? Cum stă treaba la puzzle-urile de 500 sau la cele de 1000 de bucăţi? Poate acolo există variant exacte (1000 = 40 x 25?). Sau dacă nu, din nou câte piese are un puzzle de 1000 de piese? Dacă îl avem făcut, răspunsul este uşor, dacă nu, vai de noi!

A doua întrebare: la ce vârstă, în ce clasă ar fi bună această problemă “de cercetare”? Ţinând cont că avem aria dreptunghiului şi descompunerea numerelor în factori, trebuie să fim spre finalul clasei a V-a. Dacă vrem să implicăm şi ideea de raport, atunci trebuie să mai aşteptăm, undeva în semestrul II al clasei a VI-a. Dacă înţelegem că este vorba de fapt de asemănarea dreptunghiurilor, atunci ne gândim la clasa a VII-a. Eu aş înclina pentru această ultimă variantă; rămâne de stabilit când, după sau înaintea lecţiei despre asemănarea triunghiurilor? Ambele variante au avantajele lor. Fiica noastră tocmai ce a terminat clasa a VII-a.

Asemănarea dreptunghiurilor este o asemănare mai simplă, pentru că nu implică şi unghiurile. Mai mult, din punct de vedere a rapoartelor implică o simplă proporţie, nu un şir de trei rapoarte egale. Deci, ideea de asemănare poate fi dedusă din întrebarea de titlu, pe baza figurii celei mai des folosite în viaţa de zi cu zi, anume dreptunghiul, ca un preambul, după care, în ora următoare vine lecţia de asemănare a triunghiurilor.

Se poate urma şi ordinea opusă: parcurgem asemănarea triunghiului cu toate problemele sale, iar apoi cândva, ulterior (poate înainte de vacanţă, când nimeni nu mai are chef de lecţii serioase) le punem elevilor această întrebare. Din discuţii deducem încet că este vorba de asemănarea dreptunghiurilor (uneori şi elevii întreabă dacă există doar asemănarea triunghiurilor, sau asta se întâmplă şi la patrulatere?). În acest caz putem observa că aici vorbim de un raport “autocomparativ”, între două laturi ale aceleiaşi figuri, nu ca la asemănare unde avem raportul “de asemănare” între elementele corespunzătoare din două figuri.

Elevii pot primi ca temă de durată rugămintea de a studia cum stau lucrurile concret la diferite puzzle-uri ce le au acasă sau le găsesc la cunoştinţe. Astfel, brusc matematica iese din caiete şi manuale, relevându-se ca activă unde nici nu te aşteptai. Aşa că, de acum înainte uitaţi-vă mai cu atenţie la puzzle-uri.

Familia Grigorovici în vacanţă

Îmi meditez copilul – Karinthy Frigyes

Regula de trei compusă: lectură la început de vacanţă pentru descreţit frunţile

Dacă nouă sobe în cinci zile şi jumătate consumă doisprezece metri cubi de lemne de fag, în cîte zile consumă douăsprezece sobe nouă metri cubi de lemne de fag?
Dacă nouă sobe …

Stau la birou citind un articol oarecare, dar mi-e imposibil să-l urmăresc cu atenţie. Din camera vecină aud pentru a treizeci şi cincea oară aceeaşi frază.

Ce dracu o fi cu lemnele acelea de fag? Trebuie să ies, să văd.

Gabi stă ghemuit, cu coatele pe masă şi îşi roade tocul. Mă prefac că am ieşit din odaia mea pentru alte motive. Cotrobăiesc, preocupat, în dulapul de cărţi. Gabi se uită la mine pe furiş. Mă încrunt ca un om copleşit de gânduri, căruia nici prin minte nu-i trece să ia cunoştinţă de prezenţa lui. Simt că Gabi tocmai la aşa ceva se gândeşte şi repet cu încăpăţânare în sinea mea: “Dacă nouă fagi … doisprezece metri cubi … atunci în cîte sobe …” Ei drăcie! Cum vine asta?

Trec, distrat, prin faţa băiatului. Deodată mă opresc, parcă numai în clipa aceea l-aş fi observat:

Ei, dragul tatii, merge, merge?

Gabi îşi lasă buzele în jos.

Tăticule …
Ce este?
Nu pricep chestia asta aici …
Nu pricepi?! … Bine, Gabi, cum poţi spune aşa ceva? … Nu ţi s-a explicat la şcoală?
Ba da, dar …

Îmi dreg vocea, apoi îi vorbesc aspru şi contrariat.

Eh, ia să vedem, ce nu pricepi?

Gabi începe să turuie repede, cu lăcomie şi uşurat, ca omul căruia i s-a luat o povară de pe umeri.

Uite ce-i tăticule … Dacă nouă sobe consumă timp de cinci zile şi jumătate doisprezece metri cubi de lemne de fag …

Intervin furios:

Tara-tara, tara-tara … Nu mai turui! Aşa nu se poate gândi logic. Hai, spune încă o dată, de la început, frumos şi liniştit: să vezi cum ai să înţelegi. Fă-mi puţin loc.

Gabi se dă sprinten şi fericit la o parte. E ferm convins că în clipa aceasta toată grija problemei a trecut-o în cîrca mea şi crede că eu nu-mi dau seama de acest lucru. El nu ştie, n-are de unde să ştie că această scenă s-a petrecut aidoma, acum douăzeci şi ceva de ani, atît numai că atunci cel care se dădea la o parte – tot aşa de fericit şi de uşurat – eram eu, iar cel care se aşeza lîngă mine, tot aşa de important şi de înciudat cum sînt eu acum, era tatăl meu. Dar, ceea ce e şi mai înfiorător, e că, în clipa aceasta îmi dau limpede seama că şi atunci, ca şi acum, era vorba de exact aceeaşi problemă! … Da, da … aşa e, fără nici o îndoială … lemnele de fag şi soba! … Sfinte Dumnezeule … atunci eram cît pe ce să o înţeleg, dar acum iată că am uitat-o! …

Trecutul de douăzeci şi cîţiva de ani se cufundă într-o singură clipită în neant. Cum a şi fost?

Uite ce-i, Gabi – îi spun eu plin de răbdare – omul nu se gîndeşte cu gura, ci cu mintea. Spune-mi, ce nu pricepi?! … Totul e doar simplu şi clar, ca lumina zilei; chestiile astea le pricepe chiar şi un elev de clasa întîi primară, dacă bine-înţeles, e atent. Uite dragul meu: va să zică, aici e vorba de nouă sobe care consumă, în răstimp de cinci zile şi jumătate, atîtea şi atîtea lemne de fag. Ei? Ce nu pricepi aici?
Tăticule, asta o pricep … dar nu ştiu dacă prima proporţie e inversă şi a doua e directă sau prima este directă şi a doua inversă, sau amîndouă sînt directe sau amîndouă inverse.

La rădăcina părului, prin pielea capului încep să mă săgeteze fiori reci. Ce tot îi dă zor băiatul ăsta, alandala, cu proporţiile? Ce-or mai fi şi afurisitele alea de proporţii? … Cum aş putea să le dau de rost la iuţeală?

De data aceasta mă răstesc aspru la el:

Gabi! … Iar a început să-ţi meargă gura ca o moară! Cum vrei să înţelegi aşa ceva? … Omul cu gura se gîn … vrau să zic … în definitiv … ce-i aia inverse şi directe, directe şi inverse, tara-tara, tara-tara, parcă ai bate darabana pe perete!

Gabi rîde. Eu ţip:

Nu rîde! De asta crezi tu că te port la şcoală şi mă zbat pentru tine?! … Uite unde ajungi, dacă nu eşti atent la lecţii! Păi tu nu ştii nici măcar … (Mă uit la el uimit, mă prefac că mi-a trecut prin minte o bănuială înfiorătoare.) Tu nu ştii nici măcar ce este o proporţie?! …
Vai de mine, tăticule … proporţia este …proporţia … proporţia este … raportul dintre doi termeni în care cîtul termenilor interni … respectiv produsul termenilor externi …

Plesnesc din palme:

Ei, ce spuneam eu? Cogeamite flăcău de paisprezece ani şi nu ştie ce este o proporţie!

Gabi îşi lasă buza în jos.

Bine, dar ce este?
Ce este! Ei bine, păcătosule, să-ţi iei numaidecît cartea şi să repeţi definiţia de treizeci de ori … Altfel …

Gabi, intimidat, răsfoieşte manualul, apoi începe să turuie:

Proporţia este acea valoare în care cei doi termeni interni se raportează la alte două valori … ca … da, tăticule, dar care sînt aici termenii interni? Cantitatea lemnelor de fag şi numărul zilelor? Sau numărul sobelor şi volumul lemnelor de fag?
Iar ai început să turui?! Ia’ dă cartea încoace.

De data aceasta încep să vorbesc extrem de grav.

Ia uită-te aici şi nu fi prost. Totul e doar clar ca lumina zilei. Uite ce simplu e. Ei! Fii atent! Va să zică dacă nouă sobe consumă, în atâtea zile, atîtea şi atîtea lemne de fag, deci, dacă atîtea şi atîtea lemne de fag se consumă în nouă zile, e clar, nu-i aşa, că în douăsprezece zile nu se vor mai consuma numai atîtea şi atîtea , ci …
Da, tăticule, pînă aici înţeleg şi eu, dar proporţia …

De data asta mă înfurii de-a binelea.

Taci din gură şi nu mă mai tot întrerupe, aşa nu pot înţe … vreau să zic că aşa nu poţi înţelege nimic … Fi atent! Dacă în nouă zile … atîtea şi atîtea, atunci în douăsprezece zile să zicem că tot atîtea, plus cu atîtea mai mult. Dar în schimb … nu, pardon … totuşi, nu se consumă mai mult, fiindcă nu e vorba de nouă sobe, ci de douăsprezece, deci cu atîtea va fi mai puţin, adică cu atîtea mai mult, decît dacă ar fi fost mai puţin cu tot atîtea, decît cu cît a fost mai mult … Fiindcă vezi tu, proporţia … da, da, proporţia …

… Deodată mi se face lumină în cap. Marea cunoaştere mă străbate ca o lovitură de trăsnet. Douăzeci şi cîţiva de ani a trăit mocnită, ascunsă în mine – da, da, şi acum, abia acum am descoperit-o. Da, nu-i nici o îndoială că atunci, acolo …e evident da, da e absolut evident, că nici tatăl meu n-a înţeles această problemă

Mă uit pe furiş la Gabi. Băiatul, între timp a deschis pe neobservate, cartea de istorie şi, topimdu-se de plăcere, se uită cu un ochi la ilustraţia care îl înfăţişează pe Paul Chinezu1 burduşind doi turci.

Îl plesnesc peste căpăţînă, de răsună odaia.

Na! … Crezi că-s nebun să mă căznesc cu tine cînd mintea ta colindă în altă parte?

Gabi urlă, ca cei doi turci împreună.

Iar eu mă ridic uşurat. Prin ceaţa trecutului o faţă de om prinde a se desluşi: a tatălui meu, în clipa cînd m-a plesnit peste cap, vesel şi uşurat, spunîndu-mi parcă: dă-o mai departe copilului tău, mie mi-a fost de ajuns! Şi pornind apoi, fără grijă, fluierînd, cu mîinile în buzunar, spre mormînt, unde este cu totul indiferent în cîte zile se consumă nouă metri cubi de lemne de fag şi … şaizeci-şaptezeci de ani de viaţă …

1 Paul Chinezu – Luptător împotriva turcilor, de o forţă legendară. A trăit în sec. XV.

*

Schiţa de mai sus este preluată din Karinthy Frigues, Daţi-mi voie, domnule profesor…, Ed. Facla, 1977, pag.129-135, în traducerea lui Aurel Buteanu, apărută iniţial în româneşte la Ed. Tineretului, 1961. Nu voi cădea în capcana de a începe să comentez, analizănd din diferite puncte de vedere situaţia prezentată în mod briliant de autorul maghiar. Chiar dacă tratează o temă din afara programei, pentru starea prezentă a învăţământulul românesc textul este de o actualitate năucitoare, şi nu mă pot abţine să îmi imaginez un cerc de dascăli, învăţători, profesori de diferite materii şi psihologi şcolari, poate chiar şi reprezentanţi ai părinţilor, în cadrul unui proces de brain-storming, dezbătând multitudinea de aspecte ce pot fi deduse din această schiţă. Aşa că vă las pe dvs., stimaţi colegi, să încercaţi să faceţi acest lucru, fiecare după gândurile, preocupările şi imaginaţia sa.

Dar, dacă tot am deschis cutia prăfuită “dusă de mulţi ani în podu’ casei”, cutia cu regula de trei compusă, haideţi să vă mai propun o problemă cu iz de îmbârligătură de limbă, problemă ce o port cu mine cam de 20 de ani. Aceasta sună astfel: La o fermă avicolă, specialişti au stabilit că, în medie, o găină şi jumătate depune într-o zi şi jumătate un ou şi jumătate. Câte ouă depun nouă găini în nouă zile? Să nu cumva să vă repeziţi şi să daţi răspunsul nouă ouă. Luaţi-o încet şi gândiţi bine problema, iar dacă faceţi parte dintre cei ce nu stăpânesc o metodă mai directă pentru regula de trei compusă (metodele de stil vechi), luaţi-o băbeşte şi faceţi reducerea la unitate. Distracţie plăcută! CTG

Matematica în Biblie – Suma lui Gauss (1)

Numărul 17 este la mare cinste în Sfânta Scriptură: spre finalul Evangheliei după Ioan, 21, citim despre a treia oară când Isus S-a arătat ucenicilor Săi, după ce înviase din morţi, la marea Tiberiadei.

  1. Simon Petru le-a zis [celorlalţi]: “Mă duc să prind peşte.” “Mergem şi noi cu tine,” i-au zis ei. Au ieşit, şi au intrat într’o corabie; şi n’au prins nimic în noaptea aceea.
  2. 4. Dimineaţa, Isus stătea pe ţărm: dar ucenicii nu ştiau că este Isus.
  3. “Copii,” le-a zis Isus, “aveţi ceva de mîncare?” Ei I-au răspuns: “Nu.”
  4. El le-a zis: “Aruncaţi mreaja în partea dreaptă a corăbiei, şi veţi găsi.” Au aruncat-o deci, şi n’o mai puteau trage de mulţimea peştilor.
  5. Atunci ucenicul, pe care-l iubea Isus, a zis lui Petru: “Este Domnul!” Cînd a auzit Simon Petru că este Domnul şi-a pus haina pe el, şi s’a încins, căci era dezbrăcat, şi s’a aruncat în mare.
  6. Ceilalţi ucenici au venit cu corăbioara, trăgând mreaja cu peşti, pentru că nu erau departe de ţărm decît ca la două sute de coţi.
  7. Cînd s’au pogorît pe ţărm au văzut acolo jăratic de cărbuni, peşte pus deasupra şi pîine.
  8. Isus le-a zis: “Aduceţi din peştii, pe cari i-aţi prins acum.”
  9. Simon Petru s’a suit în corăbioară, şi a tras mreaja la ţărm, plină cu o sută cincizeci şi trei de peşti mari; şi, măcar că erau atîţia, nu s’a rupt mreaja.
  10. “Veniţi de prînziţi,” le-a zis Isus. Şi nici unul dintre ucenici nu cuteza să-L întrebe: “Cine eşti?” căci ştiau că este Domnul.

Pentru a încerca să înţelegeţi ce vreau să spun, vă rog să calculaţi Suma lui Gauss până la 17, aducă suma S17 = 1 + 2 + 3 + … + 17. Şi, da, răspunsul este 153. Desigur că nu mi-am propus să mă lansez într-o încercare de explicare, ci doar să vă informez despre acest fapt, care este evident de sorginte matematică.

O observaţie metodico-didactică merită totuşi făcută. Consider că tema este potrivită elevilor de clasa a VIII-a. Astfel, putem merge la clasă cândva prin luna mai, după Sărbătoarea Paştilor, să le citim pasajul respectiv şi să-i întrebăm dacă nu cumva acesta ar fi rezultatul unei Sume Gauss. Unii vor rezolva dilema prin încercări succesive, dar îi putem provoca să găsească soluţia folosind ecuaţia de gradul II. Egalând formula sumei primilor n numere naturale cu 153 se obţine rezultatul, care le apare elevilor ca o mare surpriză. Dacă aveţi curajul (să vă puneţi cu gura lumii) şi simţiţi că “elevii duc”, puteţi relua întrebarea cu numărul 666 din Apocalipsă. Surpriză? Simţiţi cum întrebarea despre “numărul bestiei” capătă cu totul noi valenţe? Ce reprezintă de fapt bestia? Cunoaşterea? Eu nu ştiu, dar sigur nu poate să fie o simplă coincidenţă. Oricum, ideea de a face ecuaţii de gradul II din Biblie este o idee ieşită din comun, iar elevii o vor purta în amintire toată viaţa.

CTG

Repetarea calendarului (3)

În continuarea explicaţiilor din postarea precedentă pe tema repetării calendarului, doresc să vă prezint în această ultimă parte notiţele mele din zilele de început a anului 2017, atunci când am rezolvat această problemă. “Marea idee” a fost să figurez cei şapte ani normali pe un cerc, la fel şi cei şapte ani bisecţi posibili. Iniţial am încercat parcursul unei perioade de 28 de an pendulând pe cele două cercuri după principiul: trei paşi succesivi pe cercul calendarelor normale şi un pas (dublu) pe cercul calendarelor bisecte. Astfel am obţinut prima dată lista succesiunii celor 14 calendare posibile într-un ciclu de 28 de ani după care succesiunea începea din nou de la capăt:

a, b, c, F, f, g, a, E, d, e, f, D, b, c, d, C, g, a, b, B, e, f, g, A, c, d, e, G, → a

Cel mai interesant în acest şir este faptul că un calendar – de exemplu cel notat cu a – nu se repetă echidistant (nici nu avea cum, 28 nefiind divizibil cu 3), ci într-un ciclu de → 6 ani→11 ani → 11 ani →. Anii bisecţi apar doar o dată într-un ciclu de 28 de ani. Singura provocare în acest moment a fost dorinţa de a cuprinde într-o singură formă circulară (de fapt heptagonală) cele două cercuri de calendare. În imaginea alăturată vedeţi rezultatul acestor strădanii, împreună cu notiţele colaterale din acel moment. De pildă, vedeţi în partea dreaptă o primă încercare de a stabili care au fost precedenţii trei ani şi următorii trei ani care au calendarul identic cu anul 2017. Astfel, au acelaşi calendar anii 1989→1995→2006→2017→2023→2034→2045.

În acest moment este evidentă nevoia de a cuprinde într-o imagine circulară repetitivă, în care să se vadă imediat care sunt anii cu calendare identice, respectiv să vedem fizic ce formă are ciudata periodicitate (6, 11, 11). Astfel, pe figura următoare se vede aranjarea pe un cerc împărţit în 28 de părţi (centura mijlocie) a celor 14 calendare posibile (şapte normale, fiecare de trei ori, respectiv cele şapte bisecte, fiecare o singură dată) pe centura interioară. Pe centura exterioară sunt notaţi în mod corespunzător anii actuali, dar şi precedenţii cu 28 de ani în urmă (pe poziţia 1 anul ’01 pentru 2001 etc., cât şi 2001 – 28 = 1973, notat ’73).

Surpriza a apărut când am început să conectez cu o aceeaşi culoare poziţiile celor trei ani identici dintr-un ciclu de 28, obţinând acele triunghiuri isoscele, a căror combinare arată foarte “mistic”. Efectiv arată ca şi cum m-aş fi întors de la un curs de specializare din Tibet. Pe baza acestei imagini putem stabili imediat că actualul calendar (2017) va putea fi folosit din nou în 2023, pe când calendarul anului viitor de-abia în 2029.

Ultimul pas în această mică cercetare a fost să caut ce se găseşte pe internet legat de repetarea calendarului. Fără pretenţia unei căutări exhaustive, totuşi nu am găsit teoria mai sus prezentată, ci doar câteva tabele cu confirmarea rezultatelor (pentru întreaga perioadă de aproape două secole până în 2100, an ce nu va fi considerat bisect). Cuvinte de căutare ar fi same calendar (pentru engleză), respectiv identische Jahre (pentru germană).

În caz că nu aţi ajuns şi dvs. la aceste concluzii, vă doresc să petreceţi clipe plăcute în procesul de de descifrare a notiţelor prezentate. Ah, da, şi fiţi vigilenţi la calendare vechi. În plus, este evident că un calendar frumos merită ţinut, pentru că îi vine vremea din nou.

Titus Grigorovici

Frumuseţea de cretă a matematicii

Ştim, copiii urăsc tabla înmulţirii, urăsc cărţile, lecturile suplimentare, memorarea şi dacă s-ar putea nici un fel de manuale, nici un fel de teme, nici un fel de BAC, cu toţii direct la facultate, fără examen de admitere, bineînţeles. Dar, lăsând la o parte cum vor unii din minister să bramburească învăţământul şi sistemul de educaţie, acesta “sfânt”, care “dă profilul unei naţii”, să recunoaştem că aritmetica, tabla înmulţirii, chiar dacă n-o fi ea frumoasă, este totuşi necesară.

Numai că uneori ai nevoie de profesori dedicaţi care să ştie să-i facă pe elevi să descopere frumuseţile matematicii. Ştim, aceştia sunt ca diamantele, nu se găsesc la orice colţ de stradă, dar când ei există parcă mai avem un licăr de speranţă. Iată un exemplu prin care învăţătorii sau profesorii devotaţi meseriei lor l-ar putea da elevilor plictisiţi, înfrăţiţi doar cu jocurile de pe tabletă sau smartphone.

Am preluat integral, inclusiv titlul, articolul de mai sus din ziarul Magazin, Nr. 52 din 29 dec. 2016, pag. 12, pentru că pur şi simplu merită, reprezentând o pledoarie deosebită pentru o matematică de suflet. Titlul este de-a dreptul magnific. Articolul nu este semnat, doresc însă cu drag să felicit autorul pledoariei respective. Merită să zăbovim un pic asupra conţinutului.

În primul rând, să spunem câte ceva despre “sursa” celor patru seturi de “exerciţii”. Acestea sunt foarte vechi, fiind oarecum din repertoriul universal. Apar împreună sau doar unele în diferite cărţi, dar le putem găsi şi în diferite locuri pe internet. Într-o vreme umbla un Power Point pe e-mail, în care acestea aveau prin prezentare “ataşată” o aură mistică (în 2011, exact aceleaşi patru seturi cu titlul Frumuseţea matematicii).

Apoi, ar trebui să vorbim şi despre momentul cel mai potrivit de folosire al acestora. Părerea mea este că şi-ar găsi locul pe prima fişa de lucru dată elevilor la începutul clasei a V-a, cu cerinţa ca fiecare elev să verifice cât mai multe nivele din fiecare exemplu. Elevii slabi vor face doar câte 2-3 din fiecare; elevii harnici vor face seturile complete. Mesajul este însă unul clar: matematica este frumoasă, dar nu este grea; fiecare poate să facă după forţele sale câte ceva. În plus, aceste exerciţii reprezintă o recapitulare minunată a înmulţirii şi a adunării, fără a fi plictisitoare, ci având chiar o doză bună de “joc”. Este evident că o astfel de fişă poate fi dată doar dacă 1) profesorul de matematică nu consideră că este “sub demnitatea sa”; 2) învăţătoarea nu lea dat deja clasei respective.

Repetarea calendarului (2)

Într-un an scurt, cu 365 zile, sunt 52 de săptămâni şi încă o zi (365 : 7 = 52 rest 1). Dacă ne gândim, de pildă la data de 1 ianuarie care poate să fie într-una din cele şapte zile ale săptămânii, observăm că există exact şapte variante de calendar scurt. Astfel, datorită faptului că avem o zi în plus faţă de cele 52 de săptămâni exacte, într-o succesiune de 2-3 ani scurţi ziua de 1 ianuarie va evolua în 2-3 zile ale săptămânii succesive.

Dacă am avea numai ani scurţi de 365 zile, atunci am avea doar şapte forme de calendar care s-ar rula la rând, după care ar lua-o de la capăt, astfel încât prima zi din an s-ar plimba la rând prin zilele săptămânii (L, Ma, Mi, J, V, S, D).

Într-un an bisect, pe lângă cele 52 de săptămâni întregi mai rămân 2 zile rest. Astfel, deducem şi în acest caz două concluzii: 1) există exact şapte calendare posibile de ani bisecţi; 2) dacă am avea doi ani bisecţi în ani succesivi, atunci o zi din calendar, de pildă 1 ianuarie, s-ar muta în săptămână peste două zile.

Dacă am avea dimpotrivă numai ani bisecţi de 366 zile, atunci am avea iarăşi doar şapte forme de calendar care s-ar rula la rând, dar în acest caz prima zi din an s-ar plimba la prin zilele săptămânii sărind peste câte una (L, Mi, V, D, Ma, J, S).

În realitate,după cum se ştie, pe un interval lung de timp avem câte trei ani scurţi intercalati cu unul bisect. În concluzie, prima zi din an se plimbă prin schema săptămânii după un model de tipul (L, Ma, Mi, V, S, D, Ma, Mi, J, S etc.), caracterizabil ca număr de paşi şi prin modelul de periodicitate (1, 1, 1, 2).

Astfel, concluzionăm că există şapte calendare posibile de ani scurţi (cu 365 zile) şi şapte calendare de ani bisecţi (cu 366 zile), ani ce trebuie să umple un interval de periodicitate de 28 de ani, despre care am amintit în prima parte a acestui eseu. Întrebarea este: cum se umple un interval de 28 de ani cu doar 7 + 7 = 14 modele de calendar? Pentru a uşura munca eu am notat cele 14 variante de calendar astfel: a, b, c, d, e, f, g  pentru cei şapte ani simpli (de 365 zile) posibili, respectiv A, B, C, D, E, F, G pentru cei şapte ani bisecţi posibili, notaţi în ordinea în care acestea s-ar succede dacă ar fi doar calendare simple, respectiv doar calendare bisecte. Astfel, calendarele a şi A încep lunea, calendarul b începe marţi, dar calendarul B începe miercuri; calendarul c începe miercuri, dar calendarul C începe vineri etc.

Singurul lucru ce mai rămâne de făcut este de a aranja într-o succesiune de 28 de ani cele 14 modele de calendar, urmând ca la al 29-lea an să constatăm repetarea primului calendar ( piece of cake, cum zice englezu’). Dacă nu v-am ameţit de tot şi aţi reuşit să înţelegeti ce am vrut să spun, atunci vă doresc spor la lucru şi succes în găsirea rezolvării. Dacă însă nu vă descurcaţi, vă rog să nu disperaţi; peste două săptămâni revin cu rezolvarea completă, aşa cum am găsit-o eu.

C.Titus Grigorovici

 

Repetarea calendarului (1)

Se poate explica foarte uşor că orice calendar se repetă o dată la 28 de ani. După cum am mai spus, anul acesta – 2017 – funcţionează pe calendarul din anul de graţie 1989! O explicaţie banală ar fi că 7 ∙ 4 = 28, unde 7 ar reprezenta un ciclu de repetare al calendarelor dacă toţi anii ar fi de 365 zile, iar 4 reprezintă periodicitatea anilor bisecţi.

Această explicaţie superficială nu ne spune însă de ce anul acesta – 2017 – funcţionează şi pe calendarul din 2006! Dacă din 1989 nu prea cred că mai are cineva acasă vreun calendar, şansele cresc însă să mai găsim un calendar din 2006. Eu am găsit unul acasă şi altul la un prieten.

Sper că am reuşit să vă trezesc curiozitatea pentru problema repetării calendarului. Deci, ce se întâmplă acolo, cum se repetă calendarele şi de ce? După ce algoritm secret se repetă calendarul dintr-un an? Aceasta a fost întrebarea ce am purtat-o după mine din 2001, când mi-am dat seama cu părere de rău că prosopul cu un calendar din 1972 imprimat pe el, ce îl folosea maică-mea la bucătărie, primit din Germania, tocmai fusese valabil în 2000 (mai ţineţi minte, Millenium?). Dar întrebarea avea un clenci: simţul matematic îmi spunea că nu există 28 de calendare diferite, ci că într-un interval de 28 de ani mai au loc şi alte repetări, mai ciudate. Mai mult n-am făcut pentru că nici nu prea ştiam de unde să apuc problema. Până în ultima vacanţă de iarnă când, în primele zile ale lui 2017 s-a dezlănţuit furtuna în gândire şi, brusc, am rezolvat problema. Pe lângă bucuria rezolvării, am găsit şi o utilitate deosebită pentru noi, profesorii. Problema aceasta nu seamănă cu nimic din ce facem la clasă, din ce avem în programă sau în culegeri pentru olimpiade sau examene, la nici un nivel. Cu alte cuvinte, nu avem o reţetă pentru rezolvarea acesteia, şi ne aflăm astfel în poziţia elevului ce a primit de la profesor o problemă fără să i se fi dat în prealabil o reţetă de rezolvare.

Haideţi să facem acest experiment: luaţi problema atât cât v-am prezentat-o şi încercaţi să o rezolvaţi, să desluşiţi după ce principii pur matematice se repetă calendarul. Este evident că “nu se pun” rezolvări găsite pe net (oricum, nu prea veţi găsi; eu am căutat în diferite limbi, dar nu am găsit altceva decât tabele cu prezentările repetărilor, fără nici o cât de superficială explicaţie). Ce vă pot asigura este că, în afară de împărţirea cu rest nu avaţi de folosit nimic, doar o doză bună de gândire sănătoasă (nu exclud însă ca totuşi cineva să găsească vreo rezolvare în Z7). Dar, dacă ar fi să o fac la clasă, nu aş coborî sub clasa a VIII-a decât în cazul unor elevi brilianţi.

Haideţi să facem acest experiment şi să studiem pe noi cum este să stai în faţa unei probleme pentru care nu ai o reţetă de rezolvare. Poate asta ne va ajuta pe unii dintre noi să ne dezvoltăm mai mult empatia faţă de elevi. Vă propun acest experiment ca un preambul la o analiză a împărţirii problemelor de matematică în două mari categorii: cele pentru care rezolvitorul are la dispoziţie o reţetă, un model, şi cele pentru care nu are drumul pregătit cu rezolvări deja învăţate. Eu le numesc pe primele probleme reţetabile iar pe cele din a doua categorie probleme off-road (pentru că drumul rezolvării nu este pregătit, nu este asfaltat).

Pentru cei care acceptă să intre în acest joc, promit că voi reveni peste 2 săptămâni cu eventuale indicaţii ajutătoare, iar peste încă alte două săptămâni cu o rezolvare completă, aşa cum am găsit-o eu.

C. Titus Grigorovici

Dialogul profesor – elev în rezolvarea unei probleme

Eugen Rusu şi Dilema cerşetorului

Dacă tot vorbirăm de curând despre cerşetori, cunoaşteţi Dilema cerşetorului, o problemă legată de mucurile de ţigară? Am auzit-o pe vremuri de la un prieten şi am publicat-o prima dată în caietul de matematică P3NT4GON1A nr 4 (mai 1999). Aceasta este una dintr-e cele mai frumoase probleme de matematică distractivă pe care le cunosc. Iar pe lângă partea de matematică distractivă, are şi un factor educativ foarte ridicat. Trebuie doar precizat – undeva, în timpul rezolvării problemei – că este vorba de mucuri de la ţigări fără filtru (elevii de-acum nu prea mai ştiu de-aşa ceva); iar aceasta creşte factorul de scârbire a elevilor faţă de fumat. Deci, iată problema:

Un cerşetor reuşeşte să facă o ţigară întregă din trei mucuri găsite aruncate pe stradă. Câte ţigări va fuma un cerşetor care a adunat zece mucuri?

Nu vă repeziţi să răspundeţi trei ţigări. Întrebarea este despre câte ţigări va fuma, nu despre câte va asambla din cele zece mucuri. Aici este prima capcană a acestei minunate probleme.

*

În acest moment, tocmai ne-am lovit de una din cele mai mari dileme ale publicării problemelor de matematică: Să dau răspunsul final, sau să vă las să savuraţi căutarea acestuia? Dacă vă dau răspunsul, atunci nu veţi parcurge minunatul drum de strădanie, plin de zbucium interior, care duce la descoperirea personală a soluţiei. Acest drum poate să dureze uneori chiar şi zile întregi, inclusiv nopţile dintre ele. În această căutare constă chiar farmecul principal al matematicii.

Când dau astfel de probleme elevilor, rezolvarea are loc într-un dialog. Elevul se gândeşte dar, în cazul în care nu găseşte soluţia corectă, eu îi mai pun o întrebare ajutătoare. Uneori, după întrebarea ajutătoare, îi las pe elevi din nou o zi-două. Apoi reluăm procesul. Aceasta se poate însă doar într-un dialog, chiar şi dacă dialogul este în scris, între două persoane aflate la distanţă. Dar trebuie să fie un dialog.

Pe vremuri, marii matematicieni se provocau astfel prin scrisori cu probleme sau rezolvări găsite personal. Cazul lui Fermat este arhicunoscut, dar şi Arhimede a practicat informarea prin scrisori asupra rezultatelor sale.

Autorii de cărţi cu matematică distractivă dau răspunsurile în partea a doua, la soluţii, mizând pe faptul că cititorul are voinţă şi nu se duce direct la răspuns. De fapt această metodă este folosită la majoritatea culegerilor de matematică. Actualmente, la unele culegeri partea de răspunsuri este atât de înghesuită încât căutarea soluţiei devine o adevărată provocare. Pe vremuri, Grigore Gheba punea răspunsurile chiar lângă exerciţiu, dar acolo provocarea era să nu greşeşti, nu cum se rezolvă, pentru că rezolvarea o ştiai teoretic de la clasă.

Martin Gardner, pe vremea când publica minunatele sale probleme în Scientific American, dădea soluţia de-abia în numărul următor, lăsând astfel cititorilor timp de o lună pentru căutarea soluţiei.

La publicarea unei cărţi, însă, acest dialog de care vorbim este imposibil. El poate fi eventual mimat de către autor prin cei doi paşi (punerea problemei, respectiv oferirea răspunsului), dar realitatea arată că cititorul fuge tot mai das direct la răspunsuri. În acest sens, Eugen Rusu în lucrarea Cum gîndim şi rezolvăm 200 de probleme (Ed. Albatros, 1972), pune chiar mai multe “filtre protectoare” în acest proces în care rezolvitorul este tentat să caute soluţia gratuit. Astfel, lucrarea sa are cinci părţi, concepute pentru a forţa rezolvitorul să caute el singur soluţia. Pentru a da un impuls unei astfel de preocupări, culegerea  nu are numai două părţi, ci patru:

1 ENUNŢURI,   2 CUM GÎNDIM,   3 IDEEA  şi   4 SOLUŢIA
Citește întreg articolul

Ordinea operaţiilor pe internet

Prin primăvară devenise virală, mai ales în Japonia, următoarea “problemă”, la care foarte mulţi dădeau un răspuns greşit:

Ceea ce în mod normal, noi, ca profesori am numi “exerciţiu”, certându-i eventual pe elevii care l-au greşit, acesta a devenit pe internet, în zona adulţilor, o adevărată “problemă”. Un studiu a arătat că doar 60% din tinerii de peste 20 de ani au rezolvat-o corect, faţă de un rezultatul de 90% al unui studiu similar din anii ‘80.

Ce se întâmplă? Lăsându-i de-o parte pe cei care greşesc la ordinea operaţiilor şi efectuează mai întâi scăderea, cei mai mulţi ajung la un răspuns greşit pentru că efectueză exerciţiul pe un calculator, chiar şi unul “ştiinţific”, unde segmentul central al exerciţiului este tradus drept 3 : 1 : 3 = 1, în loc de 3 : 1/3 = 9. O variantă mai corectă, fără folosirea fracţiilor, ar fi 3 : (1 : 3), dar şi aceasta ridică anumite probleme pe diferite calculatoare. Astfel, dintre răspunsurile incorecte, cele mai dese erau 3, 7 sau 9.

Legat de ordinea operaţiilor,  chiar şi numai despre acest aspect se găsesc multe exemple pe internet. Iată unul simplu, în forma sa “americănească”, (având ataşată şi o poză a lui Einstein pentru impresia artistică): Only for genius??  3 – 3 x 6 + 2 = ??

­Datele din această postare sunt preluate de la adresa https://www.yahoo.com/news/lot-people-having-trouble-math-161950574.html

Einstein, Zweistein şi cu Rammstein