Загадки и диковинки в мире чисел - Перельман Яков Исидорович, читать онлайн бесплатно (полностью) 12 стр.

Однако скромное вторжение в область алгебры даст вам средство написать гораздо меньшее число, именно

Это означает:

Другими словами, мы имеем здесь уже знакомое нам огромное число, но только в знаменателе. Сверхвеликан превратился в сверхлилипута…

Глава XI Арифметические путешествия

Ваше кругосветное путешествие

Лет пятнадцать назад я занимался в редакции одного распространенного петроградского журнала, где состоял секретарем, когда мне подали визитную карточку посетителя. Я прочел на ней незнакомое мне имя и совершенно необычайное обозначение профессии или звания: «Первый русский кругосветный путешественник пешком». По обязанностям службы мне не раз доводилось видеть русских путешественников по всем частям света и даже кругосветных, – но о «кругосветном путешественнике пешком» я никогда еще не слыхал. С любопытством поспешил я в приемную, чтобы познакомиться с этим предприимчивым и неутомимым человеком.

Замечательный путешественник был молод и имел очень скромный вид. На вопрос, когда успел он совершить свое необыкновенное путешествие, «первый русский кругосветный и т. д.» объяснил мне, что оно теперь именно и совершается. Маршрут? Шувалово [48] – Петроград; о дальнейшем он желал посоветоваться со мною… Из разговора выяснилось, что планы «первого русского и т. д.» довольно смутны, но во всяком случае не предусматривают оставления пределов России.

– Как же в таком случае совершите вы кругосветное путешествие? – с изумлением спросил я.

– Главное дело пройти длину земного обхвата, а это ведь можно сделать и в России, – разрешил он мое недоумение. – Десять верст уже пройдено, и остается…

– Всего 37490. Счастливого пути!

Не знаю, как странствовал «первый и т. д.» на протяжении остальной части своего пути. Но что он успешно выполнил свое намерение, я нисколько не сомневаюсь. Даже если он больше совсем не странствовал, а сразу возвратился в родное Шувалово и безвыходно проживал там, – он и в таком случае прошел не менее 40 тысяч верст. Боюсь только, что он не первый и не единственный человек, совершивший такой подвиг. И я, и вы, и большинство других граждан России имеют столько же прав на звание «русского кругосветного путешественника пешком», в понимании шуваловского ходока. Потому что каждый из нас, какой бы он ни был домосед, успел в течение своей жизни, сам того не подозревая, пройти пешком путь, даже менее длинный, чем окружность земного шара. Маленький арифметический подсчет сейчас убедит вас в этом.

В самом деле. В течение каждого дня вы, конечно, не менее 5 часов проводите на ногах: ходите по комнатам, по двору, по улице, словом, так или иначе шагаете. Если бы у вас в кармане был шагомер (прибор для подсчета сделанных шагов), он показал бы вам, что вы ежедневно делаете не менее 30000 шагов. Но и без шагомера ясно, что расстояние, проходимое вами в день, очень внушительно. При самой медленной ходьбе человек делает в час 4–5 километров. Это составляет в день, т. е. за 5 часов, 20–25 километров. Теперь остается умножить этот дневной наш переход на 360 – и мы узнаем, какой путь каждый из нас проходит в течение целого года:

20 × 360 = 7200, или же 25 × 360 = 9000.

Итак, самый малоподвижный человек, быть может, никогда даже и не покидавший родного города, проходит ежегодно пешком около 8000 километров. А так как окружность земного шара имеет 40000 километров, то нетрудно вычислить, во сколько лет мы совершаем пешеходное путешествие, равное кругосветному:

40000: 8000 = 5.

Значит, в течение 5 лет вы проходите путь, по длине равный окружности земного шара. Каждый 13-летний мальчик, если считать, что он начал ходить с двухлетнего возраста – уже дважды совершил «кругосветное» путешествие. Каждый 25-летний человек выполнил не менее 4 таких путешествий. А дожив до 60 лет, мы десять раз обойдем вокруг земного шара, т. е. пройдем путь более длинный, чем от Земли до Луны (380000 километров). Таков неожиданный результат подсчета столь обыденного явления, как ежедневная наша ходьба по комнате и вне дома.

Ваше восхождение на Монблан

Вот еще один интересный подсчет. Если вы спросите почтальона, ежедневно разносящего письма по адресатам, или врача, целый день занятого посещением своих пациентов, совершали ли они восхождение на Монблан, – они, конечно, удивятся такому странному вопросу. Между тем вы легко можете доказать каждому из них, что, не будучи альпинистами, они наверное совершили за время своей деятельности восхождение на высоту, даже превышающую величайшую вершину Альп. Стоит только подсчитать, на сколько ступеней поднимается почтальон или врач ежедневно, восходя по лестницам при разноске писем или посещении больных. Окажется, что самый скромный почтальон, самый занятой врач, никогда даже и не помышлявшие о спортивных состязаниях, побивают мировые рекорды горных восхождений.

Возьмем для подсчета довольно скромные средние цифры; допустим, что ежедневно посещается только десять человек, живущих кто на втором этаже, кто на третьем, четвертом, пятом – в среднем возьмем на третьем. Высоту третьего этажа примем для круглого числа в 5 сажен, т. е. 10 метров: следовательно, наш почтальон или врач ежедневно совершают по ступеням лестниц путешествие на высоту 10 × 10 = 100 метров. Высота Монблана 4800 метров. Разделив ее на 100, вы узнаете, что наш скромный почтальон выполняет восхождение на Монблан в 48 дней…

Каждые 48 дней или примерно 8 раз в год почтальон или врач поднимаются по лестницам на высоту, равную высочайшей вершине Европы. Скажите, какой спортсмен ежегодно по 8 раз взбирается на Монблан?

Не надо непременно быть почтальоном, чтобы выполнять подобные подвиги, самому того не ведая. Я живу во 2-м этаже, в квартире, куда ведет лестница с

20 ступеньками – число, казалось бы, весьма скромное. Ежедневно мне приходится взбегать по этой лестнице раз 5, да еще посещать двоих знакомых, живущих, скажем, на такой же высоте. В среднем можно принять, что я поднимаюсь ежедневно 7 раз по лестнице с 20 ступенями, то есть взбегаю вверх каждый день по 140 ступеней. Сколько же это составит в течение года?

140 × 360 = 50400.

Итак, ежегодно я поднимаюсь более чем на 50000 ступеней. Если мне суждено дожить до 60-летнего возраста, я успею подняться на вершину сказочно высокой лестницы в три миллиона ступеней. Как изумился бы я, если бы ребенком меня подвели к основанию этой уходящей в бесконечную даль лестницы и сказали, что некогда я, быть может, достигну ее вершины… На какие же исполинские высоты взбираются те люди, которые по роду своей профессии только и делают, что поднимаются на высоту, например, служители при лифтах? Кто-то подсчитал, что например, служитель при лифте одного из нью-йоркских небоскребов совершает за 15 лет службы подъем до высоты… Луны!

Пахари-путешественники

Взгляните на странный рисунок, приведенный на следующей странице. Кто те сказочные пахари-богатыри, что проводят борозды кругом земного шара?

«Кто те сказочные пахари-богатыри, что проводят борозды кругом земного шара?»

Вы полагаете, рисунок – создание чересчур разыгравшейся фантазии художника? Нисколько: художник лишь изобразил наглядно то, о чем скажут вам достоверные арифметические подсчеты, если вы дадите себе труд их произвести. Каждый пахарь проходит со своим плугом в течение нескольких лет (4–6) такое расстояние, которое равно окружности земного шара. Выполнение этого неожиданного по своим результатам арифметического подсчета предоставляю читателю произвести самостоятельно.

Незаметное путешествие на дно океана

Весьма внушительные путешествия выполняют обитатели подвальных помещений, служители таких же складов и т. п. Много раз в день сбегая вниз по ступенькам маленькой лестницы, ведущей в погреб, они в течение нескольких месяцев проходят расстояние в целые километры. Нетрудно рассчитать, во сколько времени мальчик – служитель подвального склада проходит, таким образом, вниз расстояние, равное глубине океана. Если лестница углубляется, скажем, всего на 1 сажень, т. е. 2 метра, и мальчик сбегает по ней ежедневно всего 10 раз, то в месяц он пройдет вниз расстояние в 30 × 20 = 600 метров, а в год 600 × 12 = 7200 метров – более 7 километров. Вспомним, что глубочайшая шахта простирается в недра Земли всего на 2 километра!

Итак, если бы с поверхности океана вела на его дно лестница, то любой служитель подвального торгового помещения достиг бы дна океана в течение одного года (наибольшая глубина Тихого океана – около 9 верст). Сам того не подозревая, такой приказчик проходит ежегодно вниз расстояние, которое в океане перенесло бы его в таинственную область причудливых глубоководных созданий, куда достигал до сих пор только лот исследователя морских пучин.

Путешествующие сидя на месте

Не думайте, что арифметические путешествия совершает лишь тот, кто перемещается, хотя бы и пешком. Есть люди, которые, сидя неподвижно за своей работой, тем не менее совершают длиннейшие странствования. Далеко ли, казалось бы, может путешествовать портной, прилежно работающий иглой, сидя неподвижно на столе? Однако и он не ускользает от общей участи быть кругосветным путешественником. Его проворная игла успевает ежесекундно пробежать вперед и назад полсотни сантиметров. Сколько это составит в час?

50 × 60 × 60 = 180000 см = 1800 метров.

Итак, игла портного пробегает ежечасно почти два километра. За 8 часов рабочего дня она проходит более 14 километров.

Теперь нетрудно вычислить, в течение какого времени игла портного, – если только он обеспечен работой, – проходит путь, равный окружности земного шара. Разделив длину этой окружности, 40000 километров, на 14, получим более 2800 дней. Это значит, что примерно в 8 лет усердно работающий портной совершает концами своих пальцев кругосветное путешествие. «Неподвижный кругосветный путешественник»…

Не найдется человека, который так или иначе не совершил бы в этом смысле кругосветного путешествия. Можно сказать, что замечательным человеком является не тот, кто проделал кругосветное путешествие, а тот, кто его не совершил. И если кто-нибудь станет уверять вас, что не совершил подобного подвига, вы, надеюсь, сможете теперь «математически» доказать ему, что он не составляет исключения из общего правила.

Примечания

Среди них известный сборник Е.И. Игнатьева «В царстве смекалки» (из трех книг; книги 2-я и 3-я составлены при моем участии) почти исчерпывает весь «классический» материал арифметических развлечений.

Вечерний выпуск газеты «Биржевые Ведомости» от 16 марта 1917 г.

Их было много тогда в Петрограде. Позднее я узнал, что китайский иероглиф для 10 имеет как раз указанную форму креста. Китайцы вообще не употребляют наших «арабских» цифр.

Подтверждение того, что знаки эти были в широком употреблении среди населения.

Расположение чисел здесь такое, какое принято в Англии и Америке: частное и делитель пишутся по обе стороны делимого.

Английское название игры «div-a-let» – сокращение от «division by letter» – деление буквами.

«Арифметика, сиречь наука числительная, повелением царя Петра Алексеевича в великом граде Москве типографским тиснением ради обучения мудролюбивых российских отроков и всякого чина и возраста людей на свет произведена в лето от рождества Бога слова 1703».

Максом Дюрингом («Zeitschr. f. päd. Psychol.», 1912).

Это была доска (стол), разграфленная на полосы, по которым передвигали особые шашки, игравшие роль косточек наших счетов. Такой вид имел греческий абак. Абак римский имел форму медной доски с желобами (прорезами), в которых передвигались кнопки. Родственен абаку перуанский «квипос» – ряд ремней или бечевок с завязанными на них узлами; этот счетный прибор получил особенное распространение среди первоначальных обитателей Ю. Америки, но, без сомнения, был в употреблении также и в Европе (см. далее, стр. 43).

Этот прием полезен и для устного деления на 9.

Один считает на камешках, другой – на бобах, читаем у Кампанеллы в «Государстве Солнца» (1602).

Перечисленные приемы умножения описаны в старинной «Арифметике» Тарталья. Наш современный способ умножения имеется там под названием «шахматного».

Венеция и некоторые другие государства Италии в XIV–XVI столетиях вели обширную морскую торговлю, и потому в этих странах приемы счета были, ради коммерческих надобностей, разработаны раньше, чем в других. Лучшие труды по арифметике появились в Венеции. Многие итальянские термины коммерческой арифметики сохранились еще в настоящее время.

Последние две девятки приписаны к делителю в процессе деления.

Это выясняется попутно при выводе признака делимости на 9 (читатель найдет вывод в каждом подробном учебнике арифметики).

Папирус был разыскан английским египтологом Генри Риндом; он оказался заключенным в жестяном футляре. В развернутом виде имеет 10 сажен длины, при 6 вершках ширины. Хранится в Британском музее, в Лондоне.

Звание «писец» принадлежало третьему классу египетских жрецов; в заведывании их находилось «все относившееся к строительной части храма и к его земельной собственности». Математические, астрономические и географические знания составляли их главную специальность (В. Бобынин).

«Природа и Люди» (потом была перепечатана в сборнике Е.И. Игнатьева «В царстве смекалки»).

Зато, как увидим далее, для такой системы до крайности упрощаются таблица сложения и таблица умножения.

Нечетное число, умноженное на себя (т. е. на нечетное), всегда дает нечетное число (напр., 7 × 7 = 49, 11 × 11 = 121 и т. п.).

Древние (последователи Пифагора) считали 9 символом постоянства, так как все числа, кратные 9, сохраняют одну и ту же сумму цифр – 9.

Было бы, однако, большим заблуждением думать, что делимость числа может зависеть от того, в какой системе счисления оно изображено. Если орехи, заключающиеся в данном мешке, могут быть разложены в 5 одинаковых кучек, то это свойство их, конечно, не изменится от того, будет ли число орехов в мешке выражено числом в той или иной системе счисления, или отложено на счетах, или написано прописью, или, наконец, изображено каким-либо иным способом. Если число, написанное в 12-ричной системе, делится на 6 или на 72, то, будучи выражено в другой системе счисления, например, в десятичной, оно должно иметь тех же делителей. Разница лишь в том, что в 12-ричной системе делимость на 6 или на 72 легче обнаружить (число оканчивается одним или двумя нулями). Когда говорят о преимуществах 12-ричной системы в смысле делимости на большее число делителей, то имеют в виду, что благодаря склонности нашей «к круглым» числам на практике будут чаще встречаться числа, оканчивающиеся, в 12-ричной системе, нулями.

Почему 12345 × 9 + 6 дает именно 111111 – было показано при рассмотрении предыдущей числовой пирамиды.

В двоичной системе счисления, как мы уже объясняли ранее (см. главу V), все умножения именно такого рода. На этом примере мы наглядно убеждаемся в преимуществах двоичной системы.

Если множитель кратен 7, то результат равен числу 999999, умноженному на число семерок в множителе; такое умножение легко выполнить в уме. Например, 42857 × 28 = 999999 × 4 = 4000000 -4 = 3999996.

Русский перевод (вольный) Жуковского. Эпизод, о котором далее идет речь, описан в главе VIII этой повести.

Проходившие алгебру знают, что и число 1 можно рассматривать, как степень 2, именно нулевую.

Единицу можно рассматривать как нулевую степень 3 (вообще как нулевую степень каждого числа).

Русский разновес: 2 п., 1 п., 20 ф., 10 ф., 5 ф., 3 ф., 2 ф., 1 ф.

Например, изящный фокус с «волшебным веером» – отгадывание задуманного числа, если известно, в каких табличках чисел оно находится.

Это свойство разности вытекает из «закона остатков», о котором мы упоминали раньше.

Нетрудно ввести и поправку на високосные годы.

Прием для вычисления числа минут читатель, после сказанного в следующей статье, не затруднится найти самостоятельно.

Деля 1904 на 28, мы уже учли, что 1904-й год – високосный; беря же в феврале 29 дней, мы учитываем это обстоятельство второй раз. Поэтому надо лишний день откинуть.

Для наглядности на стр. 140 приложен чертеж такого циферблата.

Способов сокращенного вычисления календарных дат существует множество. Я изложил здесь самый простой из известных мне приемов, употребляемый упомянутым выше германским математиком, Ф. Ферролем, прославившимся в последнее время своими поразительно быстрыми устными вычислениями.

Загадки и диковинки в мире чисел - Перельман Яков Исидорович 12 стр.