12 ч + 328/11 мин = 12 ч 328/11 мин,
1 ч 55/11 мин + 328/11 мин = 1 ч 387/11 мин,
2 ч 1010/11 мин + 328/11 мин = 2 ч 437/11 мин,
3 ч 161/11 мин + 328/11 мин = 3 ч 491/11 мин и т. д.
Вычислить остальные моменты предоставляю вам самим.
3. Если начать наблюдение за стрелками ровно в 12 часов, то в течение первого часа мы искомого расположения не заметим. Почему? Потому что часовая стрелка проходит 1/12 того, что проходит минутная, и, следовательно, отстает от нее гораздо больше, чем требуется. На какой бы угол ни отошла от 12 минутная стрелка, часовая повернется на 1/12 этого угла, а не на 1/2, как нам требуется. Но вот прошел час; теперь минутная стрелка стоит у 12, часовая – у 1, на 1/12 полного оборота впереди минутной. Посмотрим, не может ли такое расположение стрелок наступить в течение второго часа. Допустим, что момент этот наступил тогда, когда часовая стрелка отошла от цифры 12 на долю полного оборота, которую мы обозначим через х. Минутная стрелка успела к этому времени пройти в 12 раз больше, т. е. 12 × х. Если вычесть отсюда один полный оборот, то остаток 12 × х – 1 должен быть вдвое больше, чем х, т. е. равняться 2 × х.
Итак, 12 × х – 1 = 2 × х, откуда следует, что 1 целый оборот равен 10 × х (действительно, 12 × х-10 × х = 2 × х). Но если 10 × х = = целому обороту, то х = 1/10 части оборота. Вот и решение задачи: часовая стрелка отошла от цифры 12 на 1/10 полного оборота, на что требуется 12/10 ч, или 1 ч 12 мин. Минутная стрелка при этом будет вдвое дальше от 12, т. е. на расстоянии 1/5 оборота; это соответствует 60/5 = 12 мин – как и должно быть.
Мы нашли одно решение задачи. Но есть и другие: стрелки в течение двенадцати часов располагаются таким же образом не один раз, а несколько. Попытаемся найти остальные решения.
Для этого дождемся двух часов; минутная стрелка стоит у 12, а часовая – у 2. Рассуждая, как прежде, получаем равенство
12 × х – 2 = 2 × х,
откуда 2 целых оборота равны 10 × х и, значит, х = 1/5 целого оборота. Часы будут показывать при этом 12/5 = 2 ч 24 мин.
Дальнейшие моменты читатель легко вычислит сам и найдет, что стрелки располагаются согласно требованию задачи в следующие 10 моментов:
в 1 ч 12 мин
в 2 ч 24 мин
в 3 ч 36 мин
в 4 ч 48 мин
в 6 ч
в 7 ч 12 мин
в 8 ч 24 мин
в 9 ч 36 мин
в 10 ч 48 мин
в 12 ч.
Ответы: «в 6 часов» и «в 12 часов» могут показаться неверными, – но только с первого взгляда. Действительно, в 6 часов часовая стрелка стоит у 6, минутная – у 12, т. е. ровно вдвое дальше от начальной отметки 12 (успев описать один оборот). В 12 же часов часовая стрелка удалена от 12 на нуль, а минутная, если хотите, на «два нуля» (потому что двойной нуль – то же, что и нуль); значит, и этот случай, в сущности, удовлетворяет условию задачи.
4. После сделанных разъяснений решить эту задачу нетрудно. Рассуждая, как прежде, легко сообразить, что в первый раз требуемое расположение стрелок будет в тот момент, который определяется равенством
12 × х – 1 = х/2,
откуда 1 = 111/2 × х, или х = 2/23; целого оборота, т. е. стрелки будут расположены требуемым образом через 11/23 ч после 12, т. е. в 1 ч 214/23 мин минутная стрелка должна стоять посредине между 12 и 11 /23 часами, т. е. на 12/23 часа, что как раз и составляет 1/23 полного оборота (часовая стрелка к этому моменту пройдет 2/23 полного оборота).
Второй раз стрелки расположатся требуемым образом в момент, который определится из равенства
12 × х – 2 = х/2,
откуда 2 = 111/2 × х, или х = 4/23; искомый момент – 2 ч 5 5/23 мин.
Третий искомый момент – 3 ч 719/23 мин и т. д.
5. Эта задача решается так же, как и предыдущая. Вообразим, что обе стрелки стояли у 12, и затем часовая отошла от 12 на некоторую часть полного оборота, которую мы обозначим буквой х. Минутная стрелка за это время успела повернуться на 12 х х. Если времени прошло не больше одного часа, то для удовлетворения требованию нашей задачи необходимо, чтобы минутная стрелка не дошла до конца полного оборота столько же, сколько часовая стрелка успела пройти от начала; другими словами
1 – 12 × х = х.
Отсюда 1 = 13 × х (потому что 13 × х -12 × х = х). Следовательно, х = 1/13 доле полного оборота. Такую долю оборота часовая стрелка проходит за 12/13 ч и показывает 555/13 мин первого. Минутная же стрелка за это время прошла в 12 раз больше, т. е. 12/13 полного оборота. А значит, обе стрелки отстоят от отметки 12 одинаково и, следовательно, одинаково отодвинуты и от отметки 6, находясь от нее по разные стороны.
Мы нашли одно положение стрелок – именно то, в котором они оказываются в течение первого часа. В течение второго часа подобное расположение стрелок возникает еще раз; мы найдем его, рассуждая прежним образом, из равенства
1 – (12 × х – 1) = х, или 2 – 12 × х = х,
откуда 2 = 13 × х (поскольку 13 × х – 12 × х = х), следовательно, х = 2/13 полного оборота. В таком положении стрелки будут в 111/13 3 ч, т. е. в 5010/13 мин второго.
В третий раз стрелки займут требуемое положение, когда часовая стрелка отойдет от 12 на 3/13 полного круга, т. е. в 210/13 часа, и т. д. Всех положений 11, причем после 6 часов стрелки меняются местами: часовая стрелка занимает те положения, в которых раньше была минутная, а минутная – те положения, которые раньше занимала часовая.
6. Обычно отвечают: «7 секунд». Но такой ответ, как сейчас увидим, неверен.
Когда часы бьют три, мы слышим две паузы:
1) между первым и вторым ударом;
2) между вторым и третьим ударом. Обе паузы длятся 3 с, значит, каждая продолжается вдвое меньше – 11/2 с.
Когда же часы бьют семь, то таких пауз бывает 6. Шесть раз по полторы секунды составляют 9 с. Следовательно, часы бьют семь, т. е. делают 7 ударов за 9 с.
7. Солнце при своем кажущемся суточном движении описывает полный круг за 24 часа, т. е. за столько же времени, что и часовая стрелка упомянутых заграничных часов. Поэтому, если в полдень, т. е. в 12 часов дня, расположить циферблат карманных часов так, чтобы часовая стрелка была направлена на Солнце, то эта стрелка, двигаясь вместе с Солнцем, будет все время указывать на дневное светило.
Рис. 6. Часы в роли компаса
Отсюда вытекает простой способ отыскивать с помощью часов (конечно, только днем, в безоблачную погоду) то место, где Солнце бывает в полдень, т. е. находить направление на юг. Для этого нужно расположить циферблат так, чтобы часовая стрелка «смотрела» на Солнце; тогда направление на цифры 12 укажет, где было солнце в 12 часов, т. е. направление на юг.
8. Часовая стрелка обыкновенных часов описывает полный круг не за 24, а за 12 часов, т. е. движется вдвое медленнее, чем Солнце по небу. Отсюда легко сообразить (см. предыдущую задачу), как найти направление на юг с помощью обыкновенных карманных часов.
Нужно расположить их так, чтобы часовая стрелка была направлена на Солнце, и разделить пополам (на глаз) угол между часовой стрелкой и направлением на цифру 12. Линия, делящая этот угол пополам, покажет, где солнце было в полдень, т. е. точку юга.
9. Большинство людей в ответ на вопрос нашей задачи рисуют 6 или 9, либо VI или IX.
Это говорит о том, что можно видеть вещь сто тысяч раз и все-таки не знать ее. Дело в том, что обычно на циферблате (мужских часов) цифры шесть вовсе нет – на ее месте помещается секундник (рис. 7).
10. Загадочные перерывы в тиканьи часов объясняются утомлением слуха. Наш слух притупляется на несколько секунд, и в эти промежутки мы не слышим тиканья.
Рис. 7
Спустя короткое время утомление проходит и прежняя чуткость восстанавливается, тогда мы снова слышим ход часов. Затем наступает опять утомление, и т. д.
Десять разных задач
1. Горизонт
Часто приходится читать и слышать, будто одно из убедительных доказательств шарообразности Земли заключается в том, что линия горизонта повсюду имеет форму окружности, а коль скоро это так, отсюда делается вывод, что Земля наша должна быть шаром.
Подумайте, однако, какую форму имела бы линия горизонта, если бы Земля была не шарообразной, а плоской и бесконечно простиралась бы во все стороны?
2. Где и когда?
Вам, вероятно, знаком бессмысленный стишок:
Неведомый слагатель этих стихов стремился выразить ими заведомую нелепость и подбирал слова, которые противоречили бы одно другому.
Между тем приведенная фраза не совсем бессмысленна; на Земле существуют места, где такое определение времени применительно к некоторому реальному моменту вполне верно.
Где и когда это бывает?
3. Рост Эзопа[1]
«Уверяют, что Эзопова голова была длиной 7 дюймов, а ноги так длинны, как голова и половина туловища; туловище же равно длине ног с головою.
Спрашивается рост сего славного человека».
4. Пять обрывков цепи
Кузнецу принесли пять цепей, по три звена в каждой (рис. 1), и велели соединить их в одну цепь.
Прежде чем приняться за дело, кузнец стал думать о том, сколько колец понадобится для этого раскрыть и вновь заковать. Он решил, что четыре.
Нельзя ли, однако, выполнить ту же работу, раскрыв меньше колец?
Рис. 1. Обрывки цепи
5. Четырьмя пятерками
Нужно выразить число 16 с помощью 4 пятерок, соединяя их знаками действий. Как это сделать?
6. Вишня
Мякоть вишни окружает ее косточку слоем толщиной в косточку. Будем считать, что и вишня, и косточка имеют форму шариков. Сообразите в уме, во сколько раз объем сочной части вишни больше объема косточки?
7. Дыни
Продаются две дыни. Одна – окружность 72 см – стоит 40 рублей. Другая – окружность 60 см – стоит 25 рублей.
Какую дыню выгоднее купить?
8. Удивительная затычка
В доске выпилены три отверстия: одно – квадратное, другое – круглое, третье – в форме креста (рис. 2).
Нужно изготовить затычку такой формы, чтобы она годилась для всех этих отверстий.
Вам кажется, что такой затычки быть не может: отверстия чересчур разнообразны по форме. Могу вас уверить, что подобная затычка существует. Попытайтесь найти ее.
Рис. 2. Какой затычкой можно заткнуть все эти дыры?
9. Модель башни Эйфеля
Башня Эйфеля в Париже, высотой 300 м, из железа, которого пошло на нее 8 000 000 кг. У моего знакомого есть точная модель знаменитой башни, весящая всего только один килограмм.
Рис. 3
Какой она высоты? Выше стакана или ниже?
10. Муха на ленте
Я взял длинную бумажную ленту, с одной стороны красную, с другой – белую, склеил ее концы и получившееся бумажное кольцо положил на стол.
Мое внимание привлекла муха, севшая на красную сторону ленты и начавшая странствовать по ней. Я стал следить за ее путешествием вдоль ленты и, к изумлению, заметил, что, побродив немного по ленте, она очутилась на противоположной, белой стороне, хотя все время оставалась на ленте и ни разу не переползла через ее край. Продолжая следить за мухой, я вскоре увидел, что она снова оказалась на красной стороне ленты, хотя – могу это утверждать – не покидала ленты, не переступала и не перелетала через ее края.
Не объясните ли вы, как могло это случиться?
Решения задач 1-10
1. Даже если бы Земля была совершенно плоской, линия горизонта была бы окружностью!
Действительно, что такое горизонт? Воображаемая линия, по которой небесный свод пересекается с Землей. Но небесный свод имеет форму шаровой поверхности. По какой же другой линии шаровая поверхность может пересекаться с плоскостью, как не по окружности.
Итак, круглая форма горизонта сама по себе еще не доказывает, что Земля кругла!
2. Где? – За полярным кругом.
Когда? – 21 декабря, около 12 часов дня, когда зимнее солнце лишь на мгновение показывается над горизонтом, чтобы тотчас же скрыться снова.
Действительно, тот момент есть «утро», так как совпадает с восходом солнца, но в то же время и вечер, так как совпадает с заходом солнца. Безусловно, это и полдень – 12 часов дня, и, конечно, рассвет, так как, пока солнце еще не выйдет над горизонтом, длится утренняя заря. Итак, это – «рано утром, вечерком, в полдень, на рассвете».
3. Мы знаем из условия задачи, что длина ног Эзопа равна 7 дюймам (голова) плюс длина половины туловища. Известно еще, что длина туловища равна длине ног плюс 7 дюймов, откуда длина ног равна длине туловища без 7 дюймов. Значит:
1/2 длины туловища + 7 дюймов =длина туловища – 7 дюймов.
Таким образом, туловище длиннее 1/2 туловища на 14 дюймов, откуда 1/2 туловища равна 14 дюймам, а все туловище – 28 дюймам. Прибавив длину головы и ног, т. е. туловища, равного 28 дюймам, получим рост Эзопа: 56 дюймов, или 2 аршина.
4. Достаточно разогнуть три кольца одной цепи, и полученными кольцами можно соединить концы остальных четырех.
5. Существует только один способ:
55: 5 + 5 = 16.
6. Толщина слоя мякоти равна поперечнику косточки. Значит, поперечник вишни в 3 раза больше поперечника косточки. Отсюда объем вишни больше объема косточки в З × З × З = 27 раз. И следовательно, объем мякоти больше объема косточки в 27 – 1 = 26 раз.
7. Окружность большой дыни (72 см) превышает окружность меньшей (60 см) в 24/20, т. е. в 11/5 раза. Таково же и отношение ее поперечника к поперечнику меньшей дыни. Значит, по объему первая дыня больше второй в
Если меньшая дыня стоит 25 рублей, то большая должна стоить 25 × 216: 125 = 216: 5 = 43 руб. 20 коп., между тем ее продают всего за 40 руб. Ясно, что ее купить выгоднее, чем меньшую.
8. Затычка искомой формы изображена на рис. 4. Вы можете заткнуть ею и квадратное, и круглое, и крестообразное отверстие.
Рис. 4
9. Модель весом 1 кг гораздо выше стакана, потому что, как это ни неожиданно, она имеет высоту 11/2 метра! В самом деле, модель меньше самой башни по объему во столько раз, во сколько 1 кг меньше 8 000 000 кг, т. е. в 8 000 000 раз. Значит, высота модели меньше высоты башни в такое число раз, которое, будучи дважды умножено само на себя, составит 8 000 000. Этому условию удовлетворяет число 200. Разделив высоту Эйфелевой башни, 300 метров, на 200, получим 11/2 метра. Результат довольно странный. 1/2-метровое железное изделие весит всего 1 кг. Это объясняется тем, что Эйфелева башня – при своих больших размерах, сооружение необыкновенно легкое, как говорят, ажурное.
10. Загадка объясняется тем, что один конец ленты, прежде чем приклеить его к другому, один раз повернули. Легко убедиться на опыте, что тогда получается кольцо, ползая по которому, муха может обойти обе его стороны, ни разу не переступая через края.
Рис. 5
Еще десять задач
1. Кто больше?
Двое человек считали в течение часа всех прохожих, которые проходили мимо них по тротуару. Один из считавших стоял у ворот дома, другой – прохаживался вперед и назад по тротуару.
Кто насчитал больше прохожих?
2. Возраст сына
Сейчас мой сын моложе меня втрое. Но пять лет назад он был моложе меня в четыре раза. Сколько ему лет?
3. Состязание
Две парусные лодки участвуют в состязании: требуется преодолеть 24 версты туда и обратно в кратчайшее время. Первая лодка прошла весь путь с равномерной скоростью 20 верст в час; вторая двигалась туда со скоростью 16 верст в час, а обратно – со скоростью 24 версты в час.
Победила на состязании первая лодка, хотя, казалось бы, вторая лодка должна была при движении в одном направлении отстать от первой ровно на столько, на сколько она опередила ее на обратном пути и, следовательно, прийти одновременно с первой. Почему же она проиграла?
4. По реке и по озеру
Плывя вниз по реке, гребец преодолевает 5-верстное расстояние за 10 мин. Возвращаясь, он проплывает то же расстояние за один час. Следовательно, 10 верст он проплывает за 1 ч 10 мин.
А сколько времени ему понадобится, чтобы проплыть 10 верст в стоячей воде озера?
5. От Энска до Иксграда
Плывя по течению, пароход делает 20 верст в час; плывя против течения – всего 15 верст в час. На путь от пристани г. Энска до пристани г. Иксграда он затрачивает на 5 часов меньше, чем на обратный путь.
Как далеко от Энска до Иксграда?
7. Игральная кость
Вот игральная кость (рис. 1): кубик с обозначенными на его гранях очками от 1 до 6. Петр бьется о заклад, что если бросить кубик 4 раза подряд, он упадет единицей кверху только один раз.