Risposte ai problemini per Ferragosto 2012

Maurizio Codogno

Matematto divagatore; beatlesiano e tuttologo at large. Scrivo libri (trovi l'elenco qui) per raccontare le cose che a scuola non vi vogliono dire, perché altrimenti potreste apprezzare la matematica.

Ecco le risposte ai problemini della settimana scorsa!

1. Teletrasporto

Anche se sembra incredibile, l’ingresso nel Canale di Panama dall’Atlantico è più a ovest di quello dal Pacifico: controllate pure su un atlante. Pertanto è naturale che dopo un’ora dall’uscita dal canale ci si trovi (ancora) nell’Oceano Pacifico!

2. Giro del cavallo in edizione ridotta

Non è possibile un giro rientrante. Un giro completo è invece possibile: 1 – 8 – 3 – 4 – 11 – 6 – 7 – 12 – 5 – 10 – 9 – 2.

3. Crimine efferato

È vero che la probabilità che una persona presa a caso abbia una compatibilità con il test del DNA è una su un milione. Ma quello che noi dobbiamo calcolare è la probabilità condizionata che l’imputato abbia commesso il crimine sapendo che il DNA coincide. Visto che sono dieci le persone con la stessa compatibilità, la probabilità condizionata vale 1 su 10, cioè il 10%.
Se non ci sono altri indizi a carico dell’imputato, direi che la colpevolezza non è “al di là di ogni ragionevole dubbio”…

4 Calzini spaiati

La probabilità è esattamente la stessa, e questo vale per qualunque numero pari di calzini. La dimostrazione si ottiene per induzione. Con due calzini la cosa si vede facilmente: c’è una possibilità su quattro che siano entrambi bianchi, una su quattro che siano entrambi blu, e due su quattro che siano di colori diversi.
Nel caso generale, iniziamo a notare come al più si possa avere una sola coppia di calzini spaiati. Supponiamo ora che sappiamo che con 2N calzini la probabilità che siano tutti accoppiati sia 1/2, e vediamo cosa succede nel caso 2N+2. In un caso su due i 2N calzini sono tutti accoppiati, e abbiamo visto sopra che gli altri due saranno appaiati nella metà dei casi e spaiati nell’altra metà. Nell’altro caso i conti sono opposti: se i due nuovi calzini sono spaiati si appaieranno, mentre se erano in coppia ci rimarranno i due calzini iniziali.

Ma è molto più semplice, come scritto da Fabrizio nei commenti, considerare cosa succede con 2N-1 calzini! Ce ne sarà uno e uno solo spaiato: devono essere un numero dispari, e presi tre calzini due devono per forza accoppiarsi. Aggiungendo l’ultimo, i casi sono due ed equiprobabili: è dello stesso colore di quello spaiato oppure no.

5. Caramelle per tutti

Dimostrerò un risultato più generale: per un qualunque numero di persone n e di caramelle iniziali P, se tutti hanno un numero pari di caramelle, a ogni passo ne danno metà al vicino di destra ed eventualmente ricevono una caramella per averne un numero pari, prima o poi tutti ne avranno lo stesso numero.
Innanzitutto vediamo che il numero massimo di caramelle che ha una singola persona non può crescere da un passo all’altro. Infatti se a un certo passo questo numero è C, chi ha C caramelle al passo successivo non ne può avere di più, e chi ne aveva meno di C al massimo ne avrà C (nel caso ne avesse C-2, e il vicino di sinistra C; in questo caso viene assegnata una caramella)
In secondo luogo, supponiamo che a un certo passo il numero minore di caramelle per una persona sia c. Se c’è una sola persona che ha c caramelle, al passo successivo tutti ne avranno di più: se ce ne fosse più di una, prendiamo una catena di persone consecutive con c caramelle. A meno che la catena non sia formata da tutte le persone (ma allora abbiamo dimostrato la tesi), quella più a sinistra al turno successivo avrà più di c caramelle. Quindi il numero totale di persone con c caramelle diminuirà, e si tornerà al passo precedente. Pertanto, fintantoché tutte le persone non hanno lo stesso numero di caramelle la ridistribuzione continuerà.