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miércoles, 19 de noviembre de 2014

PROBLEMAS SOLUCIONADOS DE RAZONAMIENTO

Los sombreros

En un manicomio sobra gente y el director decide hacer un examen a los enfermos para determinar cuál es el más inteligente y darle la libertad. Hay tres enfermos que realizan el examen con total perfección y el director decide hacerles otra prueba. Los reúne en una habitación carente de superficies reflectantes y les dice: "Aquí tengo cinco sombreros: dos negros y tres blancos. Apagaré la luz y os pondré uno a cada uno. Luego la encenderé y sólo podréis ver los sombreros de los demás. Empezaré a preguntar uno por uno de qué color lleva el sombrero y aquél que lo adivine y sea capaz de razonar su respuesta será libre". Y así se hizo. Cuando el director pregunta al primer enfermo, éste no es capaz de adivinar el color de su sombrero con la información de que dispone. El segundo tampoco fue capaz. Pero ¿qué dirá el tercero?

una solución

Pensemos qué ocurriría si el sombrero del tercer "concursante" fuese negro. En ese caso el primer "loco" sería incapaz de adivinar el color de su sombrero sólo si el sombrero del segundo fuese blanco. Pero este razonamiento puede hacerlo el segundo participante (que también ve el sombrero del tercero) y concluir con ello que su sombrero es blanco. Sin embargo, el segundo concursante no fue tampoco capaz de adivinar el color de su sombrero, por tanto el sombrero del tercero no puede ser negro: ha de ser blanco.
Sin embargo, para ser rigurosos, no hemos demostrado si el problema tiene solución, sólo hemos demostrado que la solución no puede ser "negro". Supongamos que el sombrero del tercero es blanco y comprobemos si existe alguna situación en la que ninguno de los primeros concursantes sean capaces de adivinar el color de sus sombreros. Encontramos cuatro situaciones, de hecho la única condición para que ocurra lo que describe el enunciado es que el sombrero del tercero sea blanco. Tengamos en cuenta que el único caso en el que alguno de los participantes puede adivinar el color de su sombrero sin más información que el color de los demás sombreros es cuando esos otros dos sombreros son negros. Veamos las cuatro situaciones detalladamente:
  • N N B: El primero no puede adivinar el color de su sombrero porque ve N B. El segundo comprende la incapacidad del primero porque ve un sombrero blanco pero no puede saber si su sombrero es blanco o negro porque sólo ve un sombrero negro.
  • N B B: Este caso es similar al anterior, el razonamiento es el mismo.
  • B N B: El primero no puede adivinar el color de su sombrero porque ve N B. El segundo comprende la incapacidad del primero porque ve dos sombrero blancos y no puede saber si su sombrero es blanco o negro porque existe un tercer sombrero blanco.
  • El razonamiento es similar al del caso anterior.
Con todo esto, podemos afirmar que el razonamiento del primer párrafo es correcto y el sombrero del tercer personaje es blanco.

El club de golf

Un periodista va a un club de golf para escribir un artículo. Le habían dicho que en aquel club sólo había dos tipos de socios: los que siempre mienten y los que siempre dicen la verdad. Una vez acabada su ronda por el club le invitaron a asistir a una junta en la que estarían todos los socios. Éstos se encontraban sentados en una mesa redonda. Cuando acabó la junta el director le invitó a hacer una pregunta a cada socio y el periodista hizo a cada uno de ellos la misma pregunta: "¿Miente el socio que tiene a su derecha?". Curiosamente la respuesta de todos los socios fue la misma: "Sí". Una vez en su casa, el periodista se da cuenta de que se olvidó preguntar el número de socios del club, así que llama al secretario y este le dice: "Somos 51". Pero, de repente, se da cuenta de que el secretario puede mentir, así que llama al director quien le dice: "El secretario es un mentiroso. Somos 52". ¿Cuántos eran realmente? 

una solución

El primer detalle importante del enunciado que nos dirige a la solución es el hecho de que todos los socios respondan "sí" a la pregunta que el periodista les hace. Esto indica que el número de socios es par, veamos por qué. Cuando un socio admite que el de su derecha miente es porque: él es un mentiroso y el de su derecha dice la verdad o bien él dice la verdad y el de su derecha miente. En cualquier caso hay un mentiroso y un sincero juntos. Como esto ocurre con todos los socios, resulta que en la mesa están sentados de forma alternativa los mentirosos y los sinceros. Además el número de socios debe ser par, puesto que si no lo fuera tendría que haber dos socios con la misma "cualidad" juntos. Por tanto, está claro que el secretario miente y que el director dice la verdad. Sin embargo, hay que tener en cuenta que concluimos la veracidad del enunciado del director no porque haya dicho un número par (si fuera mentiroso, podría decir un número par que no fuera el correcto), sino porque ha dicho que el secretario miente, lo cual sabemos que es cierto. Por tanto, el número de socios es 52.

El tren

El tren de Rocío sale a las diez en punto. Si va a la estación caminando, a una velocidad de 4 Km/h, llega cinco minutos tarde. Si va corriendo, a 8 Km/h, llega con diez minutos de adelanto. ¿A qué distancia está Rocío de la estación?

una solución

Una primera solución a este problema podría ser expresar las ecuaciones que relacionan la velocidad con el tiempo y la distancia y resolverlas. Sin embargo, vamos aquí a razonar sin escribir las expresiones explícitamente. Lo primero que debemos observar es que cuando Rocío va hacia la estación a 4 Km/h tarda 15 minutos más que cuando va a 8 Km/h. Por otro lado, cuando Rocío corre lo hace al doble de velocidad que cuando va andando, por tanto debe tardar la mitad de tiempo. De todo esto deducimos que 15 minutos es la mitad de lo que tarda cuando va andando a 4 Km/h. Por tanto, andando tarda 30 minutos en llegar a la estación y una simple multiplicación nos desvela que ésta se encuentra a 2 Km.

TOMADO DE: http://neo.lcc.uma.es/staff/francis/spanish/acertijos.html

martes, 20 de mayo de 2014

CUATRO PROBLEMAS INTERESANTES 5

1Se tienen cuatro dados cuyas caras están numeradas como sigue: 
 
ABCD
5432
5432
5432
1432
1036
1036
Dos jugadores escogen un dado cada uno. Echan los dados y el que obtiene el número más bajo paga una peseta al otro. Un estudio de los datos permite comprobar que: 
  • El dado A gana al B en 24 de cada 36 tiradas.
  • El dado B gana al C en 24 de cada 36 tiradas.
  • El dado C gana al D en 24 de cada 36 tiradas.
Se puede establecer un orden de mejor a peor, que es:

A mejor que B mejor que C mejor que D. El jugador que escoge en primer lugar tiene, pues, una ventaja que, para que el juego sea equitativo, debe compensar con un pago inicial. Si prevé jugar 36 partidas, ¿cuál ha de ser este pago?

2. Alicia, Bernardo y Carlos están en línea recta. Alicia está a un metro de Bernardo, David está a un metro tanto de Bernardo como de Carlos y Alicia está a la misma distancia de Carlos que de David. ¿A qué distancia está Carlos de Bernardo?

3.Probar que todo número racional positivo se puede expresar como suma de fracciones de numerador unitario y denominadores enteros positivos todos distintos.

4.
  • A .Tres mujeres están en traje de baño. Dos de ellas están tristes pero sonrientes, la otra está contenta pero llora. ¿Por qué?
  • .Un hombre prieto, totalmente vestido de negro, regresa a su casa tras tomar unas copas, camina por la calzada de una calle desierta. Las farolas están apagadas y no hay luna. Un coche, con los faros apagados, aparece a toda velocidad por la espalda del caminante. En el último momento, el conductor logra esquivar al peatón y evita así un terrible accidente. ¿Cómo se las arregló para verlo?
  • .Cinco hombres avanzan a lo largo de un camino. Empieza a llover. Cuatro de ellos apresuran el paso. El quinto no hace ningún esfuerzo por ir más rápido, no obstante permanece seco y llega a su destino a la vez que otros. ¿Cómo pudo ser eso?
  • .Un desconocido entra en un bar y pide un vaso de agua. El barman saca una escopeta y le apunta a la cabeza. El hombre responde a esta acción con un "muchas gracias" y sale del bar. ¿Cómo puede justificarse esta escena?

  • SOLUCIONES

    1.El problema es ilusorio. Basta con comparar y se comprobará que el dado D gana también al A en 24 de cada 36 ocasiones. La asunción implícita de que el concepto mejor que es transitivo debe descartarse. 

    Un análisis más a fondo demuestra que la simetría entre los dados dos a dos no se extiende al total. El dado A que, según hemos visto, gana al B y pierde con el D, empata con el C. El dado B, que pierde con el A y gana al C, pierde por poco con el D. 

    Si se echaran simultáneamente los 4 dados, no ganarían todos por igual en las 1296 combinaciones posibles: 
     
    • A gana 432 veces.
    • B gana 288 veces.
    • C gana 144 veces.
    • D gana 432 veces.

    •  
    Es decir, son mejores los dados A y D, peor el B y mucho peor el C. Si la competencia fuese entre tres, los resultados serían similares: 
     
    • ABC: A=108, B=72, C=36
    • ABC: A=72, B=48, C=96
    • ACD: A=72, C=72, D=72 (Único caso simétrico)
    • BCD: B=96, C=48, D=72

    2. Hay dos soluciones, según Carlos esté más alejado o más próximo a Alicia. 

    Primera solución 
      
     
    AB = 1; DB = 1; DC = 1; AD = AC = x; BH = y; DH = h
    
    AHD   x²  = (1+y)² + h²
    
    DHB   1  =    y²  + h²
    
    AD = AC  x = 1 + 2y
    
    Resolviendo  y = (-1+5½)/4 = 0.618 m (aprox)
    Segunda solución 
      
     
    AHD  x² = y² + h²
    DHC  1 = (x+y)² + h²
    DHB  1 = (1-y)² + h²
    
    Resolviendo  x = (-1+5½)/2 = 1.618 m (aprox)
    
    
    
    
    3. Sea r = p0 / q0 (p0 y q0 enteros) el número racional elegido. Tomamos a0 como el mínimo entero positivo tal que (1/a0)<=(p0/q0), y ponemos p1/q1 = p0/q0 -1/a0 = (p0a0-q0)/a0q0, es decir, p1=p0a0-q0. En las siguientes etapas, se toma an como el mínimo entero positivo no usado con anterioridad, tal que 1/an<=pn/qn, y ponemos p(n+1) = pnan-qn, q(n+1)=anqn, de modo que p(n+1)/q(n+1) = pn/qn - 1/an. 

    Si en determinada etapa fuese p(n+1) = 0, el proceso terminaría y tendríamos que r = 1/a0 + 1/a1 + 1/a2 + ... + 1/an. Veremos que esto es precisamente lo que sucede, ya que la serie no puede proseguir indefinidamente. 

    Cada denominador an (n>=1) es de una de estas dos clases: 

    1) an = a(n-1) + 1 , o bien 
    2) an > a(n-1) + 1, en cuyo caso an es el mínimo entero positivo tal que    0 <= pnan - qn. Esto implica que p(n+1) = pnan-qn < qn, pues de lo    contrario sería 0 <= pn(an - 1 ) - qn y entonces an no sería mínimo. 

    Si todos los denominadores fuesen de la primera clase, la serie no podría proseguir indefinidamente porque la serie armónica 1 + 1/2 + 1/3 + ... es divergente. Si algún denominador fuera de la segunda clase, entonces  todos los que le siguen también lo son. 

    En efecto:  1/(an - 1) > pn/qn = 1/an - p(n+1)/q(n+1) > 1/an + 1/a(n+1), luego 1/a(n+1) < 1/(an - 1) - 1/an, de donde a(n+1) > an(an -1) > = an + 1 . Puesto que esto implica que, a partir de ese punto será p(n+1)

    4.    .Se trata de un concurso de belleza. 

            B .¿Quién ha dicho que era de noche? 

            C .Era un entierro. 

             D. El desconocido tenía hipo.


    TOMADO DE:  http://www.mensa.es/juegosmensa/e046050.html

    martes, 29 de abril de 2014

    4 PROBLEMAS INTERESANTES

    1) Resuelva el amable lector el siguiente criptograma. Cada ? representa un símbolo que debe encontrarse. 
      

    MIL
    +MIL
    ________
     ???????
    SOLUCIÓN
    Los símbolos son: M M X C V I I I . 

    La suma está expresada en numeración romana. Así:

         MIL           1049
    +    MIL       +1049
    ________        _____
    MMXCVIII        2098


    Entre los bloqueos conceptuales se encuentra el de falso hecho admitido, por ello para la resolución de problemas no hay nunca que dar por sentado más que lo que específicamente se exprese en el enunciado. En este caso, admitir sin más, que los símbolos expresan dígitos, cierra el camino hacia la solución.

    2) Determinar la probabilidad de que en un sorteo de Lotería Primitiva aparezcan al menos dos números consecutivos cualesquiera.

    SOLUCIÓN
    La solución más sencilla pasa por calcular el número de combinaciones en las que no hay números consecutivos y restarlo luego del total. 

    Consideremos los dos conjuntos siguientes: 

    C1 = Combinaciones de 6 números del 1 al 49 tales que entre ellos no hay dos consecutivos. 

    C2 = Combinaciones cualesquiera de números del 1 al 44. 

    Ambos conjuntos tienen igual número de elementos, dado que existe entre ellos la siguiente correspondencia biunívoca: (a,b,c,d,e,f) <-> (a,b-1,c-2,d-3,e-4,f-5) 

    dónde a,b,c,d,e,f son números entre 1 y 49 tales que no hay entre ellos dos consecutivos. Por ejemplo, la combinación (1,5,7,20,35,49) de C1 se correspondería con la (1,4,5,17,31,44) de C2. El número de C2 es el combinacional de 44 sobre 6 = 7.059.052. Puesto que C1 y C2 tienen el mismo número de elementos Card(C1)=Card(C2)=7.059.052. 

    La cantidad total de combinaciones de la Lotería Primitiva es el combinacional de 49 sobre 6 = 13.983.816. 

    Luego, el número de tales combinaciones en las que no hay dos elementos consecutivos es la diferencia: 13.983.816 - 7.059.052 = 6.924.764 

    La probabilidad de que salgan dos números consecutivos cualesquiera en un sorteo es, en consecuencia 49,52%.


    3) Mi empresa ejecuta una obra, de la que se ha completado la excavación. Esta consiste, aproximadamente, en un vaciado de planta cuadrada, con 50 m de lado y 12 m de profundidad. Conversando un día con un arquitecto compañero, se nos ocurrió si la plomada librada a lo largo de uno de los lados de la excavación se desviaría mucho de la vertical como consecuencia del vaciado.

    ¿Puede calcularlo el amable lector?. Tome la densidad del terreno igual a 2000 kg/m³ y recuerde que el radio de la tierra es 6730 km, y su masa, 6*1024 kg.
      

     



    SOLUCIÓN

    La aceleración de la gravedad g vale 9,81 m/s².
    g = GM/R² = 9.81 m/s²
    siendo G la constante de gravitación universal, M la masa de la Tierra y R su radio. 

    El peso de un cuerpo en la superficie terrestre es la composición de las atracciones sobre él de todos los átomos de la Tierra, y equivale a la que ejercería la masa de ésta concentrada en su centro. El hueco de la excavación supone introducir en ese conjunto una asimetría substractiva, cuyo resultado neto es lógicamente una repulsión del mismo valor que la atracción gravitatoria que ejercería el volumen de tierras del hueco. 

    Se puede asimilar también ésta, bastante aproximadamente, a la que ejercería una masa equivalente contentrada en el centro de gravedad de la excavación, o sea:
    g' = Gm'/r'²
    Donde las respectivas masa y distancia de acción valen:
    m' = 50.50.12.2000 = 6.107 kg
    r' = (25² + 6²)½  = 25,71 m
    El cociente entre ambas fuerzas vale:
    g'  6.107.(6,37.106)²
    - = -------------------
    g   6.1024.(25,71)²
    
    g'/g = 6,14*10-7
    La componente horizontal de esa fuerza vale:
     g'x /g  = 6,14.10-7 (25/25,71) = 5,97 .10-7
    Este es el ángulo que se desviará la plomada de la vertical. En una distancia de 12 metros, equivale a:
    x = 12.5,97.10-7 m = 7,16.10-6 m = 0,00716 mm
    Esta desviación es ciertamente inapreciable, pero no lo sería tanto en el caso de una gran excavación, como las de algunas explotacoines metalúrgicas a cielo abierto en Chile o Sudáfrica, en que algunas de las dimensiones anteriores pueden ser de kilómetros. Para un hueco de 500*500*120 m, la desviación de la plomada en el fondo sería de ¡0,7 mm!, claramente perceptible.


    4) Probar que la siguiente ecuación, no tiene más soluciones enteras que (1,0) y (2,1).
                
    2 - 3y  = 1
    
    
    SOLUCIÓN
    Puesto que la diferencia es positiva se cumple que x > y. Procediendo al cambio de variable x = a+y la expresión queda:
            
           2a+y  - 3y = 1 =>  2a 2y - 3y = 1 => 2a(10/5)y - 3y = 1
    
              
           => 2 a 10 y = 15 y + 5 y     (I)
    El primer miembro de (I) termina en "y" ceros. Vamos a ver en cuantos ceros termina el segundo miembro. Obtenemos las primeras potencias de 15 y 5. 
    y15y5yLa suma 15y + 5termina en "y" ceros
    0110
    1551
    2225251
    333751252
    4506256251
    575937531252
    Si nos fijamos en las terminaciones vemos que: 
    Cuando y>215ytermina5yterminaLa suma termina
    Impar375125500 (2 ceros)
    Par625625350 (1 cero)
    
    
    Es así porque 375 x 15 termina en 625 y 125 x 5 termina en 625
     mientras que 625 x 15 termina en 375 y 625 x 5 en 125
    Luego la igualdad (I) no se cumple para y>2: Primer miembro 2 ceros, segundo miembro 1 cero (225+25=250).  Como consecuencia, la ecuación planteada sólo puede cumplirse para y<=2, concretamente para (1,0) y (2,1).
    
    
    TOMADO DE: http://www.mensa.es/juegosmensa/e001005.html#ENUN001

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