
Улитка на склоне. Решаем с внуком


Тихо, тихо ползи,
Улитка, по склону Фудзи
Вверх, до самых высот
К какому тексту в качестве эпиграфа подошло бы хокку поэта
Исса?
Мне сходу вспомнилась известная задача про улитку:
Улитка взбирается по шесту высотой 10 м. За день она поднимается на 5 м, а ночью засыпает и сползает вниз на 3 м. Через сколько дней улитка достигнет верхушки шеста?
— Пять метров минус три метра, значит суточный подъем равен двум
метрам. Делим десять на два, получаем пять...
Третьеклашки спотыкаются на подвохе — вечером четвертого дня улитка
уже побывает на вершине. К нижней отметке ночью
может и не возвращаться

Популярные «решебники» ограничиваются пояснением в чем хитрость и переходят к выводу: «Таким образом — не пять дней, а четыре!» (Даже категорию заданий указывают как «задачи на минус один»)
— Т.е. в таких задачах нужно сосчитать, как мы в самом начале
проделали и отнять единицу?
— Не всегда. Например, «днем поднимается на 7 метров, ночью
соскальзывает на 5»?
— Тогда трех дней хватит.
— А если «Улитка взбирается на шест длиной 2758903 метра, днем
поднимается на 753780 метра, вечером опускается на 702741
метра»?
Решать-то как, в общем виде?
Эта нехитрая арифметическая задача отличается целым собранием
словесных ловушек. Первое, что сбивает ученика с толку — указанная
последовательность действий, которую так и хочется оформить в виде
разности «A — B» (дневной подъем минус ночной спуск):
5-3 + 5-3 + ... >10 откуда 2•х > 10
Хотя на самом деле искомым является не итог суточного
перемещения, а достигнутая дневная высота: 5 m в первый день, 5
-3+5 m во второй,
5 -3+5 -3+5 m в третий и так далее, пока не наберется нужный
интервал:
5 +(-3+5)+ (-3+5) +... +(-3+5) — столько слагаемых, сколько нужно, чтобы набрать сумму > 10 (почему >, а не ≥ — см. дальше)
Обозначим неизвестное как Х,
получим формулу для шеста высотой L :
А + (-В+А)•Х > L
Дальше обычным образом выражаем неизвестное через известные. Учитывая, что Х должно быть целым (мы же число слагаемых ищем)
Например, в случае условия А=5 В=3 L=10
Х > (10 — 5)/(-3+5)=5 /2=2,5
Ближайшее целое число = 3
Итого, необходимую высоту дают 4 слагаемых:
5 + (-3+5)+ (-3+5)+ (-3+5)=11
На четвертый день улитка доползет до верхушки.
Рассмотрим вопрос — является ли полученное решение единственным?
(Проверка задачи на корректность по принципу Адамара)
Для наглядности изменим вводную: пусть улитка взбирается по
11-метровому шесту. К концу 4-го дня она как раз доползет до конца,
«вот-вот доска кончается...»
— В самом начале мы отметили, что условие выполнено, улитка может
оставаться на месте. Но, кто сказал, что она обязана
остановиться на достигнутом? Ночью сползет вниз на 3 метра и лишь
на пятый день, завершив предписанные итерации, окончательно
поднимется на верхушку.
Из-за леса, из-за гор вышел дедушка Егор
Есть такая категория каверзных задач «на сообразительность», я
их называю задачи-подлянки-обманки, которые «благодаря»
некорректным условиям можно истолковать и так и эдак, а
параллельный вариант решения объявить ошибочным.
«В задаче не уточняется, что шест расположен вертикально или что
его конец не заточен на конус и улитке есть где удобно
расположиться.
Сказано — днем поднимается, ночью спускается, значит должна и на
четвертый день соскользнуть! А на пятый подняться снова. И только
тогда можно считать, что всё, задание улиткой выполнено полностью!»
«Юридически» такое решение правомерно, как минимум наряду с
заявленным составителями.
Это еще если не касаться проблемы «через сколько»
— В пятницу вы посадили манговое семечко, через три дня
появился росток. Когда появился росток — в понедельник или в
воскресенье? Или через три на четвертый — во вторник?
Так называемые задачи «на смекалку» — по большей части не
математические или физические, скорее фольклорные, подобные
загадкам; принцип решения, считающийся правильным, просто нужно
знать.
Что там появилось из-за гор? Да что угодно. «Солнышко» не
вычислишь, будучи не в теме. В загадках вопрос и ответ — две части
единой художественной миниатюры.
Школьных задачек со словесными уловками не так уж много, все
гуглятся, знакомство с ними, включая устройство «каверзы» — часть
математической эрудиции.
Три-да-три-да-три-да-еще-три... что будет?(с)