ד"ר אמט בראון בנה מכונת זמן והציב אותה במרתף של ביתו.
במכונת הזמן יש לוח נורות שמגדיר את זמן היעד בעת שיגור. בלוח הנורות קיימות בסך הכל 118 נורות נפרדות. על כל אחת מהנורות בלוח השיגור שולט מתג אחר. המתגים הללו, נמצאים בקומה הראשונה, בקצה השני של הבית.
ד"ר בראון, כידוע, הוא אדם קצת מפוזר... כשחיבר את הנורות אל המתגים, הוא בלבל את סדר החוטים, כך שכעת הוא לא יודע איזה מתג מפעיל איזו נורה על גבי הלוח.
כדי לפתור את התסבוכת, ד"ר בראון קרא לשני העוזרים שלו, רן ורננה. הוא ביקש מהם לפתור את התסבוכת ללא שימוש בטלפונים (שעלולים לשבש את האותות של מכונת הזמן).
רן החרוץ, הציע את הפתרון הפשוט והמהיר, רננה תעמוד ליד לוח המתגים וד"ר בראון יעמוד ליד לוח הנורות. בכל פעם רננה תדליק מתג אחד, רן ירוץ אל המרתף וישאל את הד"ר איזו נורה נדלקה, ואז ירוץ בחזרה אל רננה וידווח לה, כדי שהיא תוכל לסמן לאיזו נורה שייך המתג שהדליקה.
"רגע!" אמרה רננה... "אני יודעת שאתה חרוץ ושאין לך כל בעייה לרוץ הלוך וחזור 118 פעמים...
אבל אם לא אכפת לך, אני בטוחה שיש דרך יעילה יותר לבצע את הבדיקה, ואני רוצה למצוא אותה!"
עבור 118 נורות, כאשר לכל נורה מתג - מהו מספר הבדיקות המינימלי שיש לבצע כדי לדעת איזה מתג שייך לאיזו נורה?
(בבדיקה אחת משנים את המצב של כמה מתגים שרוצים, ואז בודקים - פעם אחת - אילו נורות דולקות/כבויות)
התשובה היא: 7
מיכל, תלמידת קבוצת ו' מהרצליה, מסבירה את הרציונל:
"כל קבוצה של ארבע נורות ניתן לקבוע לאחר שתי בדיקות. בפעם הראשונה מפעילים שני מתגים ובפעם השנייה מפעילים גם שני מתגים כאשר אחד היה קודם ואחד חדש. באופן דומה עד 8 נורות ניתן לקבוע ב-3 צעדים, עד 16 נורות בארבעה צעדים, עד 32 נורות בחמישה צעדים, עד 64 נורות ב-6 צעדים ועד 128 נורות ב-7 צעדים."
רועי, תלמיד קבוצת ז' מהוד השרון, מפרט:
"אנו נדליק בכל שלב חצי מהמפסקים, ונרשום את הנורות שנדלקו.
צורת החלוקה לחצאים תהיה: בשלב הראשון נחלק לחצאים ונדליק את החצי הראשון.
בשלב השני נחלק לרבעים ונדליק את הראשון והשלישי (בסה"כ עדיין חצי מהנורות נדלקו).
בשלב השלישי נחלק לשמיניות ונדליק את השמיניות הראשונה, השלישית, החמישית והשביעית (ז"א לסירוגין)....
אם המספר לא מתחלק לשניים אפשר לחלק באופן לא שווה, בתנאי שהקבוצות המתאימות נשארות באותו גודל (לדוגמא קבוצה של 29 תחולק בהמשך ל 15 ו 14 כאשר קבוצה של 30 תחולק ל 15 ו 15).
בשבע צעדים נגיע למצב שמדליקים את המתגים אחד כן אחד לא. עכשיו אפשר לעקוב אחרי ה-"מסלול" שהתקבל.
למשל נדלק בראשון, לא נדלק בשני, לא נדלק בשלישי , נדלק ברביעי... כל שלב מצמצם את הנורות שיכולות להתאם למתג למחצית, בשלב האחרון מקבלים את ההתאמה הספציפית. הערה: גם אילו היו 128 נורות היינו נדרשים ל-7 צעדים."
אור, תלמידת קבוצת ו' מראש העין, מפרטת פתרון בעזרת ספירה בינארית:
"רננה תמספר את כל המתגים מ-1 עד 118 ותרשום לכל אחד מספר בינארי ייחודי בן 7 ספרות. בחרתי 7 כדי שמספר האפשרויות השונות (128) יהיה לפחות 118 והכי קטן שאפשר.
בבדיקה הראשונה רננה תרים את כל המתגים שספרת האחדות שלהם היא 1. בבדיקה השנייה רננה תרים את כל המתגים שספרת העשרות שלהם היא 1, וכך הלאה, כלומר צריך 7 בדיקות.
לכל נורה נזכור באיזה בדיקות היא דלקה.
אם בבדיקה הראשונה היא דלקה – ספרת האחדות שלה היא 1 ואם הייתה כבויה אז 0.
בבדיקה השנייה – נדע את ספרת העשרות וכן הלאה.
כך לכל נורה נקבל בסוף את המספר הבינארי שלה ונדע לאיזה מתג היא שייכת."