– Поразительно!
– Откровенно говоря, я должен также признаться, что ваше лицо кажется мне знакомым. Я уверен, что где-то вас… Ну конечно! Вспомнил! Небольшая заметка в Chronicle на прошлой неделе, с фотографией… Доктор Джон Ватсап, который всегда представляется так: «Ватсап, док». Ваша слава обогнала мою, доктор.
– Вы слишком добры, мистер Сомс.
– Нет, просто реально смотрю на вещи. Но если нам предстоит работать вместе, вы должны убедить меня, что умеете не только действовать, но и думать. Так, посмотрим, – и Сомс написал следующие цифры:
4 9
на обороте какого-то конверта.
– Я хочу, чтобы вы добавили к этим знакам один стандартный арифметический символ так, чтобы получилось целое число от 1 до 9.
Ватсап сосредоточенно поджал губы.
– Так, плюс… нет, 13 – слишком много. Минус… нет, результат отрицательный. Умножение и деление тоже не подходят… Конечно! Квадратный корень! Ах, нет: 4√9 = 12, опять слишком много.
Он почесал в затылке.
– Я в тупике. Это невозможно.
– Уверяю вас, решение существует.
Некоторое время молчание нарушалось только тиканьем часов на каминной полке. Внезапно лицо Ватсапа осветилось.
– Я понял!
Он взял конверт, добавил единственный символ и вручил Сомсу.
– Первое испытание вы прошли, доктор.
Что написал Ватсап? Ответ см. в главе «Загадки разгаданные».
Геомагические квадраты
Магический квадрат состоит из чисел, сумма которых по любой строке, любому столбцу и любой диагонали равна одному и тому же числу. Ли Сэллоуз придумал геометрический аналог магического квадрата – геомагический квадрат. Это организованные в квадрат геометрические фигуры; они расставлены таким образом, что фигуры в любом ряду, в любом столбце или диагонали складываются вместе, как детали головоломки, и образуют одну и ту же фигуру. Эти кусочки при необходимости можно поворачивать или отражать зеркально. На левом рисунке видно, как это делается; на правом представлена загадка, которую вам предлагается решить. Ответ см. «Гипотеза о трекле».
Сэллоуз придумал много других геомагических квадратов, а также обобщений вроде геомагического треугольника. Их можно найти в журнале The Mathematical Intelligencer 33 No. 4 (2011) 25–31 и на вебсайте Сэллоуза: http://www.GeomagicSquares.com/
О форме апельсиновой кожуры
Существует множество способов очистить апельсин. Некоторые просто последовательно отламывают кусочки кожуры. Некоторые стараются снять кожуру целиком в виде большой неправильной кляксы. В результате обычно получается несколько кусков кожуры и много сока. Другие подходят к делу системно и аккуратно чистят апельсин ножом, делая спиральный надрез от верхушки плода вниз к основанию. Я лично предпочитаю беспорядок и быстрый результат, но о вкусах не спорят.
В 2012 г. Лоран Бартольди и Андре Энрикес заинтересовались тем, какую фигуру образует апельсиновая кожура, если ее аккуратно выложить на плоскости. Воспользовавшись тонким ножом и тщательно следя за тем, чтобы полоска кожуры везде имела одинаковую ширину, они выложили на столе красивую двойную спираль. Получившаяся фигура напомнила им одну известную математическую кривую – двойную спираль, известную под несколькими разными названиями: спираль Корню, спираль Эйлера, клотоида, или кривая Спиро.
Эта кривая известна с 1744 г., когда Эйлер открыл одно из ее основных свойств. Кривизна этой кривой (1/r, где r – радиус оптимально подогнанной окружности) в любой заданной точке пропорциональна расстоянию вдоль кривой от середины кривой до этой точки. Чем дальше уходишь вдоль кривой, тем плотнее она сворачивается; именно поэтому ее спиральные участки закручиваются все плотнее. Физик Мари Альфред Корню наткнулся на эту же кривую в физике света, при преломлении света на прямой кромке. Инженеры-путейцы используют эту кривую при проектировании плавного перехода от прямого участка пути к повороту.
Бартольди и Энрикес доказали, что сходство между апельсиновой кожурой и спиралью Корню не случайно. Они записали уравнение, описывающее форму полоски апельсиновой кожуры для любой фиксированной ширины, и доказали, что чем меньше ширина полоски, тем сильнее ее форма приближается к форме спирали. При очень маленькой ширине форма фигуры становится похожей на спираль Корню со сколь угодно высокой точностью. Они отметили также, что эту спираль «открывали много раз в истории; наша, например, появилась за завтраком».
Дополнительную информацию см. в главе «Загадки разгаданные».
Как выиграть в лотерею?
Пожалуйста, обратите внимание на вопросительный знак в заголовке.
Чтобы выиграть джекпот в Национальной лотерее Великобритании (бездарно переименованной в Lotto), необходимо, чтобы шесть чисел от 1 до 49, выбранные вами заранее, совпали с числами, которые выберет лотерейный автомат в день розыгрыша. Существуют способы выиграть призы поменьше, но давайте сосредоточимся на максимальном результате. Шары вынимаются машиной в случайном порядке, но затем выстраиваются по возрастанию, чтобы участникам лотереи проще было определить, выиграли ли они что-нибудь. Поэтому если машина выберет следующие шары:
13 15 8 48 47 36,
то результат будет выдан в виде
8 13 15 36 47 48;
наименьшее число здесь, очевидно, равно 8, следующее – 13 и т. д.
Теория вероятностей говорит нам, что если любое число может выпасть с равной вероятностью (как и должно быть), то в пределах выбранного комплекта из шести чисел:
• наиболее вероятное наименьшее число равно 1;
• наиболее вероятное следующее по величине число равно 10;
• наиболее вероятное третье по величине число равно 20;
• наиболее вероятное четвертое по величине число равно 30;
• наиболее вероятное пятое по величине число равно 40;
• наиболее вероятное наибольшее число равно 49.
Все эти утверждения верны. Первое верно, потому что если в ряду чисел появляется 1, то она, естественно, становится наименьшей, что бы ни произошло далее. Однако в отношении числа 2 так уже нельзя сказать, потому что остается небольшая вероятность, что далее появится 1, которая и займет это место. Следовательно, вероятность того, что число 2 будет наименьшим после извлечения шести шаров, чуть меньше, чем для единицы.
Ну, хорошо, таковы математические факты. Поэтому на первый взгляд вы можете чуть-чуть увеличить свои шансы на выигрыш, если выберете числа
1 10 20 30 40 49,
поскольку каждое из них – наиболее вероятный вариант в данном интервале.
Верно ли сказанное? Ответ см. в главе «Загадки разгаданные».
КражаСлучай с зелеными носками
– Вы прошли первое испытание, доктор. Но для настоящей проверки я должен посмотреть, как вы проведете криминальное расследование.
– Я готов, мистер Сомс. Когда мы начнем?
– Никогда не откладывай на завтра то, что можно сделать сегодня.
– Согласен, мы оба – люди действия. Что это будет за дело?
– Ваше собственное.
– Но…
– Мне кажется, что, хотя причиной вашего появления здесь был поиск работы, вы, помимо этого, стали жертвой преступления. Я ошибаюсь?
– Нет, но как…
– Когда вы только вошли в комнату, я инстинктивно понял, что вы нуждаетесь в моей помощи. Вы пытались это скрыть, но я видел это по вашему лицу и по манере держаться. Когда я решил проверить этот вывод и упомянул «преступление, жертвой которого вы стали», ваш ответ был уклончивым. Вы сказали, что пришли в первую очередь не как возможный клиент.
Ватсап вздохнул и тяжело опустился в кресло.
– Я боялся, что упоминание о моем собственном деле может отрицательно повлиять на ваше решение воспользоваться моими услугами, ведь вы могли подумать, что я просто пытаюсь получить бесплатный совет. Но я опять убедился, что вы видите меня насквозь, мистер Сомс.
– Это было неизбежно. Я думаю, мы вполне можем обойтись без формальностей. Вы можете называть меня Сомсом. А я буду называть вас Ватсапом.
– Это честь для меня, ми… э-э, Сомс, – Ватсап, откровенно взволнованный, сделал паузу, чтобы немного успокоиться: – Вообще-то случай несложный, вы с такими наверняка не раз сталкивались.
– Кража со взломом.
– Да. Как вы… не важно. Произошло это в начале года, и я немедленно обратился за профессиональной помощью к вашему соседу через дорогу. Через месяц, в течение которого не было получено совершенно никаких результатов, он заявил, что вопрос слишком тривиален, чтобы заинтересовать его могучий талант, и указал мне на дверь. Услышав, по счастливой случайности, о ваших расследованиях, я решил, что вы могли бы добиться успеха там, где это великое светило потерпело неудачу.
Ватсапу было ясно, что теперь он полностью овладел вниманием Сомса.
– Я клянусь, что помогу вам раскрыть это преступление, хотя бы для того, чтобы доказать свою полезность, – произнес Ватсап с чувством. – Если мы добьемся успеха… нет, когда мы добьемся успеха… я смогу с бо́льшим основанием надеяться на постоянное место. Я не могу заплатить вам гонорар, но могу предложить свои услуги бесплатно на два месяца. За это время я обеспечу постоянный поток клиентов, расхваливая вас направо и налево в обществе аристократов; этого хватит, чтобы кормить нас обоих и оплачивать скромное, но приличное жилье.
– Признаюсь, такое предложение кажется мне достаточно привлекательным, – отозвался Сомс. – Я уже давно ищу себе помощника, которого наши заокеанские друзья назвали бы «вторым номером». То, как вы разоблачили неуместное любопытство моей квартирной хозяйки, внушает мне дополнительную уверенность в том, что вы соответствуете моим потребностям, но посмотрим. Э-э… кстати, о потребностях: нет ли у вас с собой случайно пятифунтовой банкноты? Миссис Сопсудс всегда так жалуется на неоплаченные счета… Нет-нет, вижу, что наличных у вас не больше, чем у меня. Но вместе мы преодолеем безденежье. А теперь расскажите мне о преступлении.
– Как я уже сказал, дело очень простое, – сказал Ватсап. – Мой дом взломали, и моя бесценная коллекция ал-гебранских церемониальных кинжалов, представлявшая собой бо́льшую часть моего состояния, была украдена.
– Отсюда ваше нынешнее прискорбное финансовое состояние.
– Да, это так. Я планировал продать их на аукционе «Сотбис».
– Были ли какие-то улики?
– Всего одна. Зеленый носок, оставленный вором на месте преступления.
– Какого он был оттенка зеленого цвета? Из какого материала? Хлопок? Шерсть?
– Я не знаю, Сомс.
– Подобные вещи имеют значение, Ватсап. Не одного человека вздернули на виселице из-за конкретного оттенка цвета единственной штопальной нитки. И не один преступник избежал петли только потому, что такого доказательства не нашлось.
Ватсап кивнул, усваивая урок.
– Вся информация, которая у меня есть, исходит от полиции.
– Разумеется, это объясняет ее скудность. Продолжайте, пожалуйста.
– Полиция сузила круг подозреваемых до трех человек и пришла к выводу, что ответственность за это преступление лежит на ком-то из них. Это Генри Грин, Билл Браун и Уолли Уайт[3].
Сомс задумчиво кивнул.
– Как я и думал, это те, кто в подобных ситуациях первыми приходят на ум. Они работают в районе Босуэлл-стрит.
– Откуда вы узнали, что я живу на Босуэлл-стрит? – Ватсап был поражен.
– Ваш адрес есть на визитке.
– А-а. Во всяком случае, один из этих троих точно преступник, который меня обокрал. Полиция навела справки и выяснила, что каждый из этих мужчин обычно носит пиджак и брюки.
– Большинство мужчин носит такую одежду, Ватсап. Даже низшие классы.
– Да. Но эти люди, помимо всего прочего, носят носки.
Сомс навострил уши.
– Этот момент, пожалуй, представляет некоторый интерес. Он показывает, что доходы этих людей превышают их законный заработок.
– Простите, Сомс, но я, откровенно говоря, не вижу…
– Вы никогда не встречались с господами Брауном, Грином и Уайтом.
– Ах!..
– Пожалуйста, воздержитесь от незначащих замечаний, Ватсап, они только отвлекают, и переходите к делу.
– Судя по всему, каждый из этих людей имел неизменную привычку одеваться в любых ситуациях в одежду одних и тех же цветов. Незаметные следы на месте преступления…
– Да-да, – пробормотал нетерпеливо Сомс. – Обрывки нити, оставшиеся на разбитом стекле. Очевидно, как божий день.
– …Э-э, ну да, как я и говорил, обрывки нити. Эти следы указывали на то, что вор воспользовался одним из своих носков, чтобы приглушить звук бьющегося оконного стекла, и что носок этот был зеленым. Свидетели подтвердили, что на троих подозреваемых всегда приходится один пиджак каждого цвета, одна пара брюк каждого цвета и одна пара носков каждого цвета. Никто из них не носит двух или более предметов одежды одного цвета – считая пару носков за один предмет, вы понимаете, поскольку даже такие негодяи, как эта троица, не станут надевать разноцветные носки. Это было бы совершенно неприлично.
– Сделали ли вы какие-нибудь существенные выводы из этой информации?
– Каждый из подозреваемых должен был иметь на себе ровно один предмет одежды цвета, соответствующего его имени, – сразу же ответил Ватсап. – Вычислив цвет, мы найдем преступника.
Сомс откинулся в кресле.
– Очень хорошо. Не исключено, что мы сможем работать вместе. Что-нибудь еще?
– Я пришел к выводу, что имеющейся информации недостаточно и определить, кто преступник, невозможно. Полиция со временем тоже признала это, поэтому я предложил им поискать дополнительные факты.
– Нашли они что-нибудь?
– Нашли, после того как я дал им несколько конкретных советов, – и Ватсап вручил Сомсу клочок бумаги. – Это часть полицейского отчета, – пояснил он.
Документ гласил:
«Выдержка из отчета по результатам расследования, проведенного констеблем Дж. К. Уаггинсом из Холборнского отдела Лондонской полиции
1. Носки Брауна были того же цвета, что и пиджак Уайта.
2. На человеке, чья фамилия соответствовала цвету брюк Уайта, были носки, цвет которых не соответствовал фамилии человека в белом пиджаке.
3. Цвет пиджака на том, чья фамилия соответствовала цвету носков Грина, отличался от цвета брюк Брауна».
– На этом все и застряло, – сказал Ватсап. – Если мы сумеем по этим данным определить вора, то полиция сможет получить ордер на обыск. Если повезет, они найдут пропавшие у меня кинжалы, и это станет неопровержимым доказательство вины. Но они в тупике, а ваш хваленый сосед так же сбит с толку, как и я, и потому делает вид, что мое дело не представляет для него интереса.
Сомс хмыкнул.
– Напротив, мой дорогой Ватсап. Благодаря вашей настойчивости и упорным попыткам добиться от полиции достаточно глубокого расследования всех обстоятельств дела информации у нас теперь достаточно, чтобы безошибочно определить виновного. Умозаключения здесь, разумеется, элементарны.
– Как вы можете быть настолько уверены?
– Вы еще познакомитесь с моими методами, – загадочно сказал Сомс.
– Кто же преступник?
– Это мы выясним, когда проведем необходимые рассуждения.
Ватсап вытащил новый, толстый, пока еще совершенно чистый блокнот и написал:
Мемуары доктора Джона Ватсапа (M. Chir., R. M. C. S., в отставке) Дело 1: Кража с зелеными носкамиСомс, читая написанное вверх ногами, негромко заметил:
– Это не бульварный роман, Ватсап.
Ватсап перечеркнул слово «кража» и подписал вместо этого «случай». Затем, поджав губы, начал записывать ход их совместного анализа. После нескольких небольших заминок личность преступника вскоре прояснилась.
Ответ см. в главе «Загадки разгаданные».– Я немедленно отправлю телеграмму инспектору Роулейду, – объявил Сомс. – Он пошлет констеблей обыскать жилище этого человека. Несомненно, они найдут там ваши кинжалы, поскольку грабитель, которого мы идентифицировали, известен тем, что всегда очень долго сбывает краденое. Он любит позлорадствовать, любуясь краденым, Ватсап, и такая опрометчивость уже не раз приводила его за решетку.
– И это поможет нам успешно завершить наше первое совместное дело! – с энтузиазмом добавил он, но его возбуждения надолго не хватило. – Ваша помощь в нем была бесценной, но, к несчастью, состояние финансов в результате всех наших размышлений не улучшится, поскольку это ваше дело.
– Некоторое улучшение все же будет. Я верну себе кинжалы.
– Боюсь, что полиция будет держать их у себя до суда как вещественные доказательства. Но все равно мы можем считать этот успех предвестником наступления других, более прибыльных времен, да, Ватсап?
Последовательные кубы
Кубы трех последовательных чисел 1, 2, 3 равны 1, 8, 27, что в сумме составляет 36, то есть полный квадрат. Какие следующие последовательные кубы дают в сумме полный квадрат?
Ответ см. в главе «Загадки разгаданные».
Adonis Asteroid Mousterian
Джереми Фаррелл опубликовал[4] несколько поразительных магических квадратов. Вот три примера из этой публикации. В каждой клеточке такого квадрата содержится двухбуквенное английское слово, которое можно найти в любом стандартном словаре. В клетках каждой строки, каждого столбца и каждой из двух главных диагоналей квадратов четвертого и пятого порядков содержатся одни и те же буквы. Каждая строка и столбец представляют собой анаграмму (хотя и не осмысленную) одного и того же словарного слова, написанного под соответствующим квадратом. Кстати говоря, Mousterian (мустьерский) – это разновидность кремневых орудий, которыми пользовались некоторые неандертальцы.