Вам будет проще решить головоломку (во всяком случае, мне было проще) с самыми большими монетами, которые сможете найти. Дьюдени предложил только одно решение, но их на самом деле два.
В книге Rational Amusement for Winter Evenings («Умственные развлечения для зимних вечеров»), написанной американским математиком Джоном Джексоном в 1821 году, есть следующие строки.
Your aid I want, nine trees to plant
In rows just half a score;
And let there be in each row three.
Solve this: I ask no more.
[27]
Их можно перефразировать в виде вопроса: сможете ли вы посадить девять деревьев в десять рядов, по три дерева в одном ряду? Вот как решается эта задача:
В книге «Математические развлечения» Дьюдени пишет, что авторство этой задачи приписывают Исааку Ньютону, хотя нет никаких доказательств ее существования до публикации Джексоном в своей книге. Задачи о посадке деревьев, по условиям которых необходимо расположить определенное количество деревьев в определенном числе рядов, состоящих из определенного количества деревьев, удобнее всего решать с помощью монет. Ниже представлена одна из таких задач, придуманная Дьюдени.
80. ПОСАДИТЕ 10 ДЕРЕВЬЕВ
Разместите десять монет на большом листе бумаги так, как показано на рисунке. Можете ли вы передвинуть четыре монеты, расположив их в других местах таким образом, чтобы все десять монет образовали пять прямых линий по четыре монеты в каждой линии?
Если вам удалось это сделать (а Дьюдени утверждает, что это не так уж трудно), определите, сколькими способами можно решить эту задачу при условии, что каждый раз вы начинаете с одной и той же позиции?
При решении этой головоломки, если монеты немного сдвинутся, может возникнуть путаница, поэтому я рекомендую отмечать их исходное положение на бумаге.
Дьюдени составил несколько задач с участием десяти точек, или «деревьев», расположенных на пяти линиях по четыре точки на каждой линии. Если исключить из задачи условие о том, что можно передвигать только четыре монеты, чтобы вы могли передвигать столько монет, сколько хотите, то можно составить еще пять схем расположения десяти монет в виде пяти прямых линий по четыре монеты в каждой. Дьюдени назвал эти схемы: «звезда», «стрела», «циркуль», «воронка» и «коготь». (Решение предыдущей задачи он называл «ножницами».) Схема в виде звезды показана на рисунке ниже. Удастся ли вам составить остальные четыре схемы?
А теперь отгадайте загадку: почему в начале ХХ столетия была известна женщина по имени Генри Дьюдени?
Элис Виффин было восемнадцать, когда она вышла замуж за Генри Дьюдени. Впоследствии она стала успешной писательницей, ее благосклонно сравнивали с Томасом Харди и Эдит Уортон. На обложках своих книг Элис предпочитала ставить свою фамилию в замужестве: миссис Генри Дьюдени. Она написала около пятидесяти романов; многие из них посвящены жизни провинциального юго-востока. Чета Дьюдени построила загородный дом, они также вращались в лондонских литературных кругах. Элис была наперсницей сэра Филипа Сассуна, чрезвычайно богатого человека, члена парламента и светского льва, который устраивал приемы в своем особняке в Кенте.
Отношения этой пары были бурными. После того как Элис завела роман, супруги расстались, но в 1916 году снова поселились вместе в городке Льюис. В их доме у каждого был свой кабинет; они располагались один над другим. Элис вела подробный дневник о жизни с Эрнестом
[28], или, как она его называла, Льюисом. В 1998 году дневник был опубликован; это задушевное, но при этом колкое повествование о жизни с величайшим изобретателем головоломок. В дневнике так много интимных подробностей, что порой становится неловко. Эрнест боготворил жену, но был склонен к ревности. «У Эрнеста отвратительный характер, но он не может ничего с этим поделать, поскольку даже не знает об этой проблеме, по-моему. Кроме того, он весьма изысканно пытается загладить свою вину, – писала Элис. – Как бы там ни было, если твой муж гений, а ты сама тоже относишься к числу одаренных людей, конфликты неизбежны…»
Одним из исключительных талантов Дьюдени была его способность сделать головоломку из любого обычного предмета. Ниже приведена задача о сигарах, которую он придумал в своем лондонском клубе. «[Эта задача] надолго завладела вниманием членов клуба, – писал Дьюдени. – Они никак не могли разобраться в ней и считали неразрешимой. Однако я продемонстрирую, что ответ на удивление прост».
В головоломке речь идет о сигарах, но мне кажется, что найти решение легче, если работать с монетами, поэтому я сформулировал ее иначе. (Если вы хотите знать оригинальный текст, просто замените в условии слово «монета» на слово «сигара».)
81. БОРЬБА ЗА ПРОСТРАНСТВО
Два игрока сидят за квадратным столом. Сначала первый кладет монету на стол, затем второй, после чего они продолжают делать это по очереди. По условию задачи, монеты не должны соприкасаться. Победителем становится тот, кто положит монету на последнее свободное место.
Кроме того, размер стола должен быть больше одной монеты, иначе игра окончится после первого же хода; все монеты одинаковые.
Один игрок непременно выиграет. Кто именно – тот, кто начинает игру, или тот, кто ходит вторым? И какова его стратегия?
К рассказу о Дьюдени мы вернемся немного позже, а сейчас, пока монеты лежат на столе, я хотел бы еще немного позабавиться с ними.
Во вступительной речи перед Эдинбургским математическим обществом в 1883 году шотландский математический физик Питер Гатри Тэйт, в частности, заявил, что узнал о представленной ниже головоломке во время путешествия на поезде. Меня очень радует то, что головоломки с монетами занимают пассажиров на протяжении всего периода существования железных дорог.
