Archive for september 2010

Matteproblem för de yngre vecka 37

Hösterminen 2010 är tävlingen på bloggen uppdelad i två kategorier: matteproblem för de äldre (personer som har avslutat en gymnasieutbildning) och för de yngre (personer som går i grundskolan eller på gymnasiet). Givetvis får alla skicka in lösningar på problem från den andra kategorin, men de äldre får inte poäng för de yngres problem.

Skicka alltså in lösningsförslag till problemet nedan till valentina.chapovalova@gmail.com senast onsdagen den 29 september. Missa inte chansen att få priser!

Mattegåta

En springare hoppar alltid på schackbrädet antingen två rutor vågrätt och en ruta lodrätt eller tvärtom.

Plötsligt kom en ond schackspelare och placerade springaren på ett litet 6×6-bräde. Då började springaren hoppa frenetiskt mellan rutorna. Här syns spåren efter hoppandet.

Det visade sig, att springaren var på varje ruta exakt en gång. Den började på ruta nummer 1. Återställ alla nummer upp till 36 som saknas.

Lösningen till problemet för de yngre vecka 35

Mattegåta

Cissi fyllde år så hon bakade en tårta till sin födelsedag. Tårtan var dock inte rund, utan formad som en regelbunden sexhörning ABCDEF. Cissi markerade K och L, som var mittpunkterna på sidorna EF och FA respektive. Sedan skar hon längs med BK och sedan längs med LC. Hanna fick den triangulära biten BOC, medan Sofie fick den fyrkantiga biten KOLF. Vilken tjej fick mer tårta?

Diskussion

När två figurer har så olika form som Hannas och Sofies bitar, är det svårt att jämföra dem. En idé är att ge dem mer tårta, men exakt lika mycket var. Sedan jämför vi de större bitarna.

Lösning

Se hur mycket tjejerna får om de också fördelas var sin bit OKEDC:

Men om vi roterar ena hexagonen, så ser vi att det egentligen är lika mycket tårta! Därför fick Hanna och Sofie lika mycket tårta även i början.

Matteproblem för de äldre vecka 37

Hösterminen 2010 är tävlingen på bloggen uppdelad i två kategorier: matteproblem för de äldre (personer som har avslutat en gymnasieutbildning) och för de yngre (personer som går i grundskolan eller på gymnasiet). Givetvis får alla skicka in lösningar på problem från den andra kategorin, men de äldre får inte poäng för de yngres problem.

Skicka alltså in lösningsförslag till problemet nedan till valentina.chapovalova@gmail.com senast måndagen den 27 september. Missa inte chansen att få priser!

Mattegåta

Fredrik och Mona har 1999 kronor i kontanter tillsammans och ingen av dem har några tjugolappar (de har alltså bara valörerna 1, 5, 10, 50, 100, 500, 1000 kronor). Fredrik ska köpa grisen i säcken av Mona och Mona tar inte kort. Grisen i säcken kostar ett helt antal kronor och det är inte mer än vad Fredrik har i cash.

Visa att Fredrik garanterat kan köpa grisen i säcken och få rätt summa i växel.

Lösningen till problemet för de äldre vecka 35

Mattegåta

Hitta det största antalet kongruenta icke-konvexa polygoner som man kan dela in en kvadrat i, på så sätt att polygonernas sidor är parallella med kvadratens och inga två polygoner går att få ifrån varandra genom translation. Visa varför just det antalet fungerar och varför det inte går med ett större.

Diskussion

Hur ska den här konstiga formuleringen tolkas?

Jo, att polygonerna har bara lodräta och vågräta sidor, så vinklarna överallt är 90 grader (eller 270). Och att alla figurera är kongruenta.

Vad betyder det att två figurer är kongruenta? Med det menas att man kan ta första figuren, flytta den på något sätt och precis täcka den andra figuren. Man får rotera och vända på den första figuren som man vill.

Faktum är att alla sådana här rörelser antingen är rotationer, speglingar, translationer eller kombinationer av de tre sakerna. Vi vet att rena translationer är förbjudna enligt uppgiften. Så det gäller att bestämma antalet sätt att rotera och spegla en figur så det alltid blir olika positionerade figurer. Sedan ska man hitta på ett exempel med det antalet också.

Lösning (av Erik Thörnblad)

Jag hävdar att åtta är det maximala antalet:
Bevis:
Rimligtvis har polygonerna hörn. Kolla på ett specifikt hörn. Kalla ena änden för A och andra änden för B. När man sedan roterar polygonen och bara tittar på just det hörnet, så framgår det att det finns totalt åtta olika sätt att vrida hörnet på, så att sidorna hela tiden är parallella med kvadratens sidor (som jag nu antagit är lodräta och vågräta).

Detta innebär att man som mest kan skapa åtta polygoner som uppfyller alla krav som ställts.

Matteproblem för de yngre vecka 36

Hösterminen 2010 är tävlingen på bloggen uppdelad i två kategorier: matteproblem för de äldre (personer som har avslutat en gymnasieutbildning) och för de yngre (personer som går i grundskolan eller på gymnasiet). Givetvis får alla skicka in lösningar på problem från den andra kategorin, men de äldre får inte poäng för de yngres problem.

Skicka alltså in lösningsförslag till problemet nedan till valentina.chapovalova@gmail.com senast onsdagen den 22 september. Missa inte chansen att få priser!

Mattegåta

Gissa vilken symbol som ska stå istället för frågetecknet i den här följden. Vilken symbol kommer efter den?

Lösningen till problemet för de yngre vecka 34

Mattegåta

Hitta två äkta bråk, det ena med nämnaren 8 och det andra med nämnaren 13, så att differensen mellan det största och det minsta av dem är så liten som möjligt.

Diskussion

Vad menas med att ett bråk är äkta? Det är ett bråk vars täljare är mindre än dess nämnare (och båda är positiva heltal). Exempel på äkta bråk är \frac{3}{5} och \frac{100}{101}. Ett äkta bråk har alltså alltid ett värde mellan 0 och 1!

Nu har vi ett lite fuskigt sätt att lösa problemet, de äkta bråken med nämnare 8 respekrtive 13 är ju inte så många! För att gissa svaret kan man sätta ut alla äkta bråks värden på tallinjen. Tag nämligen sträckan mellan 0 och 1 och dela in i åtta lika stora delar. På markeringarna har vi bråken \frac{1}{8}, \frac{2}{8}, \frac{3}{8}, \frac{4}{8}, \frac{5}{8}, \frac{6}{8} och \frac{7}{8}.

Samma sak kan göras med trettondedelar, men det är lite för plottrigt att göra det på samma bild, eller hur? Det vore smidigare att rita en exakt bild, där \frac{1}{13}, \frac{2}{13} och så vidare är utsatta, om sträckan hade en naturlig uppdelning i just 13 delar. Med andra ord, om antalet markeringar kan delas både med 8 och med 13, så är det ganska lätt att se skillnaden mellan bråken också.

Därför söker vi talens minsta gemensamma multipel, med andra ord det minsta positiva heltalet som både är delbart med 8 och med 13. Minsta gemensamma multipel betecknas också MGM. Och den största gemensamma delaren betecknas SGD, det behövs för att bestämma MGM av 8 och 13.

Lösning (av Toomas Liiv)

SGD(8,13)=1. Nämnarna är relativt prima.

MGM(8,13)=8*13=104, vilket också är minsta gemensamma nämnare till bråken.

Differensen av det största och minsta bråket kommer också att kunna skrivas med nämnaren 104 som ett äkta bråk. Det minsta sådana bråket är \frac{0}{104}, vilket uppnås med bråken \frac{8}{8} och \frac{13}{13}, men dessa är olyckligtvis inte äkta bråk.

Det näst minsta bråket med nämnaren 104 är \frac{1}{104}, vilket ger oss ekvationerna

\frac{13x}{104}-\frac{8y}{104}=\frac{1}{104}

och

\frac{8x}{104}-\frac{13y}{104}=\frac{1}{104}

som efter division med 104 kan skrivas som

13x-8y=1

och

8x-13y=1.

Den första ekvationens minsta positiva lösning är x=5 och y=8. Den andra ekvationens minsta positiva lösning är x=5 och y=3.

Detta ger oss att

\frac{5}{8}-\frac{8}{13}=\frac{65}{104}-\frac{64}{104}=\frac{1}{104}

och att

\frac{5}{13}-\frac{3}{8}=\frac{40}{104}-\frac{39}{104}=\frac{1}{104}

Lösningen till problemet är alltså \frac{5}{8} och \frac{8}{13} eller \frac{5}{13} och \frac{3}{8}.

Videohjälp

Som prenumerant på Nyhetsbrev matematik från skolverket har jag stött på nyheten om Fröken Matte som tydligen gjort succe på YouTube. Det är en fröken från Hagagymnasiet i Borlänge som har lagt upp videor som behandlar matte B på nätet. Alla elever kan således repetera något begrepp eller se på någon lektion de missat.

Jag stödjer fullkomligt en sådan form av hjälp. Det finns hur mycket instruktionsvideor på nätet som helst, men inte så mycket på svenska och inte så mycket som är lätt att hitta. Den lösningen som fungerar bäst hittills verkar vara just youtubekanaler.

Under mitt år som en vilsen doktorand förälskade jag mig i kanalen TheCatsters, som lärde mig kategoriteori. De är ett par duktiga och sympatiska matematiker som förklarar kategoriteori på väldigt grundläggande nivå. Det vill säga, på den nivån de flesta uppskattar.

Kurslitteraturen tenderade att bli alledels för kondenserad på avancerade kurser, lärarna skippade gärna många detaljer i sina bevis. Just då saknade jag någon kompis som kunde svara på ens dumma fråga, för kompisen var också lite förvirrad över universiella produkter. (Eller alledeles för oförvirrad, så det inte gick att förstå hans förklaringar.) Då var det bra med TheCatsters!

På Mattebloggen har jag försökt förklara olika begrepp, som induktion och linjär avbildning, men de förklaringarna tror jag är svåra att ta till sig när formlerna är lite fula och det inte riktigt går att förklara slutledningen inför varje steg. Jag har inte testat att spela in förklarande videor, men jag vill gissa att det skulle ge mer resultat för ungefär lika mycket arbete.

Vad tycker ni om videoförklaringar? Behövs de här på bloggen?

Matteproblem för de äldre vecka 36

Hösterminen 2010 är tävlingen på bloggen uppdelad i två kategorier: matteproblem för de äldre (personer som har avslutat en gymnasieutbildning) och för de yngre (personer som går i grundskolan eller på gymnasiet). Givetvis får alla skicka in lösningar på problem från den andra kategorin, men de äldre får inte poäng för de yngres problem.

Skicka alltså in lösningsförslag till problemet nedan till valentina.chapovalova@gmail.com senast måndagen den 20 september. Missa inte chansen att få priser!

Mattegåta

Ekvationen x2+px+q=0 har bara heltalsrötter och man vet att både p och q är primtal. Hitta p och q.

Lösningen till problemet för de äldre vecka 34

Mattegåta

Låt a^b beteckna talet a upphöjt till talet b. Man skall sätta ut parenteser i uttrycket 7^7^7^7^7^7^7 för att bestämma ordningen på operationerna (totalt kommer det att bli 5 parentespar).

Går det att sätta ut parenteserna på två olika sätt så att resultatet på uttrycket blir detsamma?

Diskussion

Jag tror inte någon formulering har diskuterats mer än just detta problemets här på bloggen. Det allra första som många visade för mig vad att problemet hade en enkel lösning, där svaret var ”ja”. Nämligen, att man ska sätta ut parenteser, som inte gör någonting, och på detta sätt uppnå samma resultat, som helt utan parenteser. Exempelvis: (7)^(7)^(7)^(7)^(7)^7^7 = (7^(7)^(7)^(7)^(7)^7^7), där båda är lika med 7^7^7^7^7^7^7.

Med detta svar blir dock problemet lite för ointressant för att finnas här på bloggen, så man kan börja misstänka att det är någon som har missat att säga något. Det är inte så uppenbart från problemets formulering, men det är faktiskt så att 7^7^7^7^7^7^7 (än så länge) är odefinierat. Visst, värdet är definierat för 7^{7^{7^{7^{7^{7^7}}}}}, det vill säga för potenser (fundera på vad operationsordningen är här), men inte för vår abstrakta symbol ”^”, som i problemets formulering definierades som en operation mellan två tal.

Med andra ord var det inte en slump att just 5 parentespar behövdes. Även tex tvingade mig att sätta ut måsvingarna för att skriva formeln ovan. Just 5 parentespar, där alla är väsentliga, kommer att bestämma ordningen för upphöjningarna. Nu när vi vet problemets exakta formulering, har vi en chans att lösa det. En sak värd att notera är att det inte spelar någon roll att vi håller på med just talet sju.

Lösning

Notera att (7^(7^7))^7=(7^7)^(7^7). Detta gäller på grund av regeln (a^b)^c = a^(bc) = (a^c)^b. Således kan resterande 3 parentesparen sättas ut på ett likadant sätt på båda uttrycken och deras värde förblir detsamma:
Exempel: ((((7^(7^7))^7)^7)^7)^7=((((7^7)^(7^7))^7)^7)^7

Matteproblem för de yngre vecka 35

Hösterminen 2010 är tävlingen på bloggen uppdelad i två kategorier: matteproblem för de äldre (personer som har avslutat en gymnasieutbildning) och för de yngre (personer som går i grundskolan eller på gymnasiet). Givetvis får alla skicka in lösningar på problem från den andra kategorin, men de äldre får inte poäng för de yngres problem.

Skicka alltså in lösningsförslag till problemet nedan till valentina.chapovalova@gmail.com senast onsdagen den 15 september. Missa inte chansen att få priser!

Mattegåta

Cissi fyllde år så hon bakade en tårta till sin födelsedag. Tårtan var dock inte rund, utan formad som en regelbunden sexhörning ABCDEF. Cissi markerade K och L, som var mittpunkterna på sidorna EF och FA respektive. Sedan skar hon längs med BK och sedan längs med LC. Hanna fick den triangulära biten BOC, medan Sofie fick den fyrkantiga biten KOLF. Vilken tjej fick mer tårta?