31 Aralık 2013 Salı

Korsanlar

Temel, Recep, Bülent, Hüseyin, Bekir adlı beş korsan bir gün bir büyükçe bir ayakkabı kutusu bulur. Kutudan 100 altın çıkar. Tabii ki kim ne kadar pay alacak diye tartışmaya dalarlar. Sonunda bir oyun oynamaya karar verirler. Korsanlar Temel, Recep, Bülent, Hüseyin ve Bekir şeklinde sıraya girerler. 

Temel'den başlayarak sırası gelen korsan bir paylaşım önerisi getirecek. Kalan korsanlar da bu öneriyi oylayacak. Öneri çoğunluğun oyunu alırsa oyun bitecek ve o paylaşım uygulanacak. Eğer öneri çoğunluk oyu alamazsa öneriyi yapan korsan öldürülecek ve oyuna sıradaki  korsanın önerisiyle devam edilecek. Korsanlar arasında hayatta kalmanın altından daha  değerli olduğu bilindiğine göre Temel nasıl bir öneride bulunmalıdır?

Aynı soruyu bir de oyunun, oylamada çoğunluk ya da eşitlik durumunda bittiği durum için çözün.

Eldivenden tasarruf (Çözüm)

Bu kolay sorunun çeşitli çözümleri var. Örneğin iki eldiven üstüste giyilir ve ilk ameliyat yapılır. Sonra üstteki eldiven çıkarılı ve ters çevirilir ama giyilmeden alttaki   eldivenle ikinci ameliyat yapılır. Daha sonra ters çevrilmiş eldiven birincinin üzerine giyilir ve üçüncü ameliyat yapılır. 

Aynı sorunun prezervatif versiyonu da vardır ve aynı şekilde çözülür. 

Sorunun genel çözüm kısmını açık şimdilik açık bırakıyorum. İsteyen çözüm hakkında yorum yapabilir.

30 Aralık 2013 Pazartesi

Eldivenden tasarruf

Fahri doktor Recep üç yaralıyı ameliyat edecektir fakat sadece iki çift ameliyat eldiveni vardır. Ne doktorun ne de yaralıların diğer yaralıların kanlarıyla temas etmeden bu ameliyatların nasıl yapılabileceğini bulun.

Yaralı sayısı ile ameliyatlar için gereken minimum eldiven sayısı arasında bir ilişki bulabilir misiniz? Bu ikinci sorunun cevabını henüz bilmiyorum.


Şapkalar (Çözüm)

Bu soruyu ilk duyduğumda önce en öndeki adamın kendi başındaki şapkanın rengini bilemeyeceğini düşünmüştüm. Tabii biraz daha düşününce en arkadaki adamın daha zor durumda olduğunu fark ettim. En arkadaki, eğer başındaki şapkanın rengini tahmin etmek isterse, bu tahmini hiçbir bilgi olmadan yapmak zorunda olacak ve bu tahmin önündeki şapkalardan bağımsız olursa diğer çapulcular aynı problemle karşı karşıya kalacaklar. 

Oyundan önceki gece de çapulcular bunları düşünerek plan yapmaya başladılar. En arkadaki eleman kendisini feda ederek sadece siyah ya da beyaz diyerek önündekilere yeterince bilgi iletmeliydi. Bundan sonrakiler ise kendi başındaki şapkaların renklerini doğru bilmek zorundaydı. Yani en arkadaki elemandan sonrakiler şu bilgilere sahip:

  • Kendinden sonraki şapkaların renkleri görünüyor
  • En arkadaki oyuncu hariç kendine kadar olan şapkaların renkleri duyulmuş
  • En arkadaki oyuncunun verdiği bilgi
Demek ki öndeki dokuz şapkadan sekizi bu bilgilerle kesin biliniyor. Sırası gelen kişinin şapkasının rengini bilebilmesi için dokuz şapkadaki siyah ve beyazların dağılımı üzerine bilgi sahibi olmalı. Fakat bu dağılım sayısal olarak bilmesine gerek yok, yani dört beyaz beş siyah bilgisi çok gerektiğinden fazla ve de en arkadaki adam tarafından kurallara göre verilemez. Bunun yerinde beyaz şapkalar tek sayıda mı yoksa çift sayıda mı bilgisi verilebilir ve bu bilgi en arkadaki adam tarafından verilen cevaba koyulabilir.

Çapulcuların bulduğu çözüm:

En arkadaki çapulcu gördüğü şapkalardaki beyazların tek veya çift olduğu bilgisini verecek. Beyaz cevabı çift (0, 2, 4, 6, 8) siyah cevabı da tek (1, 3, 5, 7, 9) demek olacak. Ondan sonraki çapulcular da gördükleri ve duydukları şapkalardaki beyaz sayısını bu bilgiye uyduracak şekilde mantık yürüterek kendi başındaki şapkanın rengini bilecek.

Örnek:
En arkadaki çapulcu üç beyaz ve altı siyah şapka görüyor. Beyazların sayısı tek olduğu için kendi şapkası için siyah diyor. Bunu duyan bütün çapulcular tek sayıda beyaz şapka olduğunu biliyor. Bir sonraki önünde sadece iki tane beyaz şapka görürse kendi başındakinin beyaz olduğunu böylece hemen bilebiliyor. Eğer üç tane beyaz şapka görüyorsa o zaman kendi başındaki şapka için siyah diyecektir. En öndeki çapulcu sıra kendine gelene kadar tek sayıda beyaz duyduysa o zaman kendi başındaki  şapkanın siyah olduğunu söyleyecek. Eğer çift sayıda beyaz duymuşsa da beyaz diyecektir. 

Burada kullanılan yöntemle bilgisayarlardan ve haberleşme sistemlerinden bildiğimiz tek ve çift parite kavramları aynı şeylerdir.

28 Aralık 2013 Cumartesi

Şapkalar

Birgün padişahın biri 10 çapulcuyu idam ettirmek istemiş. Herkesin hürmet ettiği söylenen başvezir bunu duyunca hemen padişahın huzuruna çıkmış ve 'Aman padişahım, böyle yaparsanız halk ne der? Büyük suç işlemişler ama affetmek büyüklüktendir, en azından bir şans daha verin.' demiş. Padişah da 'Halkın değil de yüzde ellinin hatırı için bir şans daha vereceğim' demiş. Çapulcular padişahın huzuruna çıkarılmış ve padişah kendileriyle bir oyun oynayacağını ve oyunu kazanırlarsa serbest kalacaklarını yoksa idam edileceklerini söylemiş ve oyunun kurallarını anlatmaya başlamış:

'Yarın hepiniz saray bahçesinde toplanacaksınız. Tek sıra halinde arka arkaya dizileceksiniz. Cellat her birinizin başına ya beyaz ya da siyah bir şapka koyacak. Hiç kimse kendi kafasındaki şapkayı göremeyecek fakat önündekilerin şapkalarını görebilecek. Sonra en arkadaki çapulcudan başlanarak sırayla herkese başındaki şapkanın rengi sorulacak. Kendisine sorulan kişi cevap olarak ya beyaz ya da siyah diyebilir. Başka bir cevapta herkes cezalandırılacak. Eğer en az dokuz kişi kendi şapkalarının rengini doğru bilirse sizi azat edeceğim. Aksi takdirde hepiniz idam edileceksiniz.  Bu gece hücrede  beraber kalabilirsiniz ve yarın için bir çözüm arayabilirsiniz. Nöbetçiler! Götürün bunları hemen.'

Ertesi gün idam saati geldiğinde çapulcular sıraya dizilmiş. Başlarına şapkalar koyulmus ve sonra en arkadakinden başlanarak şapkaların renkleri sorulmuş. Çapulcular da orantısız zeka kullanarak buldukları çözümü kararlaştırdıkları gibi uygulamışlar ve oyunu kazanmışlar. Söylentiye göre padişah sinirden başveziri tokatlamış.

Çapulcular nasıl bir çözüm bulmuşlar?

27 Aralık 2013 Cuma

Sonsuz adet 50 kuruş (Çözüm)

Soru ilk bakışta zor gözükse de yapılabilecek manevraların az olması çözümü yine kolaylaştırıyor. Çözümdeki en zor kısım ise paraların nasıl iki gruba ayrılması gerektiği. 

Gruplamayı kolay hale getirmek için önce soruyu daha genel bir şekilde soralım. Elimizde N adet tura olsun. Genel çözüme ulaşmak için de önce $N = 1$ için durumu inceleyelim. 

Şimdi gruplamayı yaptığımızı var sayalım ve iki gruptaki tura sayısını eşitleyecek manevrayı bulalım. Hangi grupta kaç tane tura olduğunu ve hangi paranın yazı ya da tura olduğunu bilmediğimize göre yapacağımız hareket bir grubun bütün paraları için aynı olmalı. Paraları ters çevirmekten başka mantıklı bir manevra da yok, yani yazılar tura, turalar da yazıya çevrilecek. İki grubu birden ters yüz etmek sadece gruplama aşamasında turaların eşit dağılması ve grupların eşit büyüklükte olması durumunda çalışacaktır. Bu yüzden bu ihtimali şimdiden eliyoruz.

Yukarıdaki çözüm doğrultusunda bir gruplama arayalım şimdi. Gruplama sırasında tura sadece bir grupta olabilir.

Örneğin birinci grupta 1 tura ve birden fazla yazı ve ikinci grup sadece yazılardan olsun.  Birinci grubu ters çevirirsek birden fazla tura elde ederiz ama ikinci grupta hiç tura yok.

Birinci grupta birden fazla yazı ama hiç tura olmasın ve ikinci grupta bir tura ve yine birden fazla yazı olsun. Şimdi birinci grubu ters çevirirsek birden fazla tura elde ederiz ama ikinci grupta sadece bir tane tura var.

Bu denemeler ışığında şimdi şöyle bir gruplama yapalım. Birinci grupta sadece bir para olsun, kalan bütün paralar ikinci grupta olsun. Manevra olarak da birinci grubu ters çevirelim. Eğer birinci gruptaki para başlangıçta tura idiyse çevirdikten sonra iki grupta da hiç tura olmayacaktır. Eğer birinci grup bir yazı ile başladıysa çevirdikten sonra iki grupta da birer tane tura olacaktır.

Madem olası bir gruplama bulduk, şimdi bunu genelleyelim. Eğer N tura ile başlamışsak gruplardan biri N paradan oluşsun. Bu grupta $0<=k<=N$ adet tura bulunsun. Bu durumda diğer grupta $N-k$ adet tura vardır. Birinci grubu ters çevirdiğimizde bu grupta $N-k$ adet tura bulunacaktır ki bu da istediğimiz sonuçtur.  

26 Aralık 2013 Perşembe

Sonsuz adet 50 kuruş

Madem gündemimizde para önemli bir yer işgal etmekte, kendilerini bu bilmecede misafir etmek istedim ve beni kırmadılar. Kağıt paraların ayakkabı reklam çekimleri olduğundan bugünlük madeni paralarla oyun oynayacağız. Yerde sonsuz adet 50 kuruş var. Bunların 20 tanesi tura, geri kalanları da yazı gelmiş şekilde duruyorlar. Oyunun amacı bu paraları öyle iki gruba ayırmak ki, iki gruptaki turaların adedi aynı olsun. Kurallar ise şöyle: Paraların hangi durumda olduklarını anlamak yasak. Bu nedenle oyuncunun gözleri kapatılıyor ve eldiven giydiriliyor. Oyuncu paraları istediği gibi hareket ettirebili ve ters çevirebilir ama sonunda paraların hepsi yerde ya yazı ya da tura gelmiş şekilde durmalı.

Üçle çarp ikiye böl (Çözüm)

Oynayan kişinin bize verdiği bilgilerin çözüm için karşılıkları aşağıdaki gibidir:

İlk kez ikiye bölünce çıkan buçuğun değeri: $1$
İkinci kez ikiye bölünce çıkan buçuğun değeri: $2$
Sonuçtaki dokuzların her birinin değeri: $4$

Oynatan kişi oyunun sonunda bu değerlerin hepsini toplayarak oynayan kişinin aklında tuttuğu sayıyı bulur. Örnegimizdeki oyunu ele alırsak:

İlk bölmede buçuk var: $1$
İkinci bölmede buçuk yok: $0$
Sonuçta iki tane dokuz var: $2 \cdot 4 = 8$

Bu çözümün nasıl bulunduğunu merak edenler için de iki adet çözüm vereceğim.

1. çözüm: Herhangi bir tamsayıyı $n$ bir tamsayı olacak şekilnde $4n, 4n+1, 4n+2$ ya da $4n+3$ şeklinde yazabiliriz.

Eğer tutulan sayı $4n$ şeklindeyse ilk tur işlemler sonunda $3 \frac{4n}{2} = 6n$ sonucu çıkacaktır ve tam bölünme sağlanacaktır. İkinci tur işlemlerden sonra ise $3 \frac{6n}{2} = 9n$ sonucu yine tam bölünerek elde edilecektir. Dokuza bölme işleminden sonra da oynayan kişi bize cevap olarak $n$ sayısını söyleyecektir.

Eğer tutulan sayı $4n+1$ şeklindeyse, ilk tur işlemler sonucunda $3 \frac{4n +1}{2} + \frac{1}{2} = 6n+2$ sonucu çıkacaktır ve bölme işlemi buçuklu olacaktır. İkinci tur işlemlerden sonra sonuç $3 \frac{6n+2}{2} = 9n + 3$ olacaktır ve bölme işlemi buçuksuz olacak. Dokuza bölme işleminden sonra oynayan bize yine $n$ sayısını söyleyecek.

Tutulan sayı $4n+2$ şeklindeyse, ilk tur işlemler sonucunda $3 \frac{4n+2}{2} = 6n + 3$ sonucu buçuksuz bölme ile elde edilecektir. İkinci tur işlemlerden sonra $3 \frac {6n+3}{2} + \frac{1}{2} = 9n+5$ sonucu buçuklu bir bölme ardından elde edilecek. Dokuza bölme işleminin sonucu yine $n$ olacak.

Son olarak tutlan sayı $4n+3$ şeklindeyse, ilk tur işlemler sonunda $3 \frac{4n+3}{2} + \frac{1}{2} = 6n + 5$ sonucu buçuklu bir bölme ile bulunacak. İkinci tur işlemler sonucunda ise $3 \frac{6n+5}{2} + \frac{1}{2} = 9n+8$ sonucu yine buçuklu bir bölme ile bulunacak. Dokuza bölme işleminde sonra yine $n$ sonucunu elde edeceğiz.

Bu incelemeden sonra şöyle bir çözüm tablosu yapabiliriz:

1. bölme buçuklu 2. bölme buçuklu 9'a bölmenin sonucu Tutulan sayı
Hayır Hayır $n$ $4n$
Evet Hayır $n$ $4n+1$
Hayır Evet $n$ $4n+2$
Evet Evet $n$ $4n+3$

2. çözüm: Oynayandan aldığımız üç cevabın değerlerinin sabit olduğunu var sayalı ve bunları şöyle adlandıralım:
birinci bölmenin sonucu buçuklu =  $a$
ikinci bölmenin sonucu buçuklu = $b$
sonuçtaki her bir 9 = $c$

Böylece tutlan sayıya $x$ dersek, $x = a + b + nc$ şeklinde bir denklem elde ediyoruz. Burada $n$ = sonuçtaki dokuzların adedidir.

Bu durumda 3 bilinmeyenimiz var ve bu sistemi çözmek için 3 denkleme ihtiyacımız var. Bu denklemleri de oyunu kendi başımıza 3 değişik sayı için oynayarak bulabiliriz.

1. oyun  - Tutulan sayı 1 ise $1 = a + 0c = a$  ve buradan da $a = 1$ çıkar.
2. oyun -  Tutulan sayı 2 ise $2 = b + 0c = b$ ve buradan da $b = 2$ çıkar.

Son olarak da 3'ten büyük bir sayı için bu oyunu oynayalım.

3. oyun  - Tutulan sayı 7 ise $7 = a + b + 1c = 1 + 2 + c = c + 3$ ve buradan da $c = 4$ çıkar.

Ortaokuldayken kullandığım çözüm bu ikincisiydi ama kolayca görüldüğü gibi varsayımımın doğru olup olmadığını kontrol etmedim.

Oyuna genel olarak bakıldığında sonuçta başlangıçtaki sayı 9 ile çarpılıp 4'e bölündüğünden sonuçtaki her bir 9 için bir adet 4 eklememiz gerektiği sezgisel olarak bulunabilir. Buçuklu bölmelerden gelen 1 ve 2 değerlerinin güzelliği de, 1, 2 ve istediğimiz kadar 4 sayısını kullanarak sadece toplama işlemi ile bütün sayıları üretebilmemiz.

24 Aralık 2013 Salı

Üçle çarp ikiye böl

Babam bu oyunu bizimle oynadığında daha ilkokuldaydım. Tabii ki bunu nasıl yaptığını ilk başta anlayamamıştım. Daha sonra çözümünü de anlatmıştı. Artık ben de şaşıranı değil de şaşırtanı oynayabiliyordum. Oyunun matematiksel çözümünü ortaokulda başarmıştım.

Oyunun oynanışı:
Oyun biri oynatan diğeri de oynayan olarak iki kişi arasında oynanıyor.

Oynatan: Aklında sıfırdan büyük bir tamsayı tut ve bana söyleme. Tuttun mu?
Oynayan: Tuttum.
Oynatan: Bu sayıyı üçle çarp. Çarptın mı?
Oynayan: Çarptım.
Oynatan: Şimdi sonucu ikiye böl. Böldün mü?
Oynayan: Böldüm.
Oynatan: Sonuç buçuklu mu çıktı?
Oynayan: Evet.
Oynatan: Sonuca yarım ekle.
Oynayan: Tamam.
Oynatan: Çıkan sayıyı üçle çarp.
Oynayan: Çarptım.
Oynatan: Sonucu ikiye böl.
Oynayan: Böldüm.
Oynatan: Sonuç buçuklu mu?
Oynayan: Hayır.
Oynatan: Sonuçta kaç tane dokuz var? Yani dokuza bolünce kaç çıkıyor?
Oynayan: Tam bölünmüyor.
Oynatan: Tam kısmını söyle.
Oynayan: İki.
Oynatan: Aklında dokuz tutmuştun.
Oynayan: Nasıl bildin?
Oynatan: Söylemem.

Merak etmeyin, çözümü yakında yazacağım ama önce biraz düşünün. Hiç de zor değil.