שימו ❤️
במהלך חופשת חנוכה לא תתפרסם חידה, חידמטיקה #4 תתפרסם ביום חמישי 25.12.25
💡 הידעת??
(לכבוד מה? לכבוד החנוכה)
כשאתם קונים ארגז סופגניות, אתם למעשה מחזיקים ביד את אחת הבעיות המפורסמות והקשות ביותר בהיסטוריה של המתמטיקה!
לכדורים (כמו סופגניות) יש בעיה: הם לא נצמדים זה בזה בצורה מושלמת. לא משנה כמה נצופף אותם, תמיד יישאר ביניהם 'אוויר'. השאלה הגדולה היא: מהי הדרך היעילה ביותר לסדר כדורים בקופסה כדי לנצל מקסימום מקום?
בשנת 1611, טען האסטרונום יוהאנס קפלר שהשיטה הכי טובה היא בדיוק כמו שמסדרים תפוזים בשוק (או סופגניות בקופסה): שכבה ראשונה צפופה, והשכבה השנייה מונחת בדיוק בתוך השקעים שלה. בשיטה הזו, הסופגניות תופסות 74% מנפח הקופסה. כל השאר זה אוויר (והרבה אבקת סוכר).
למה זה מדהים? כי במשך כמעט 400 שנים אף מתמטיקאי לא הצליח להוכיח שזו באמת הדרך הכי טובה! זו נחשבה לחידה בלתי פתירה. רק בשנת 1998, בעזרת מחשבי-על שבדקו אלפי אפשרויות, ניתן היה לבדוק את ההוכחה וב-2006 פורסם כי אכן קפלר צדק.
אז כשאתם בוחרים סופגניה בחג הזה, תנו כבוד - אתם מפרקים מבנה גיאומטרי שלקח לאנושות 400 שנה לפצח!
זו דוגמה נהדרת איך גאומטריה פשוטה פותרת בעיות הנדסיות ששוות מיליונים.
קפלר חקר את הדרך היעילה ביותר לארוז סופגניות. בחידה שלפניכם, העובדת במאפייה סידרה לכם אתגר סופגניות, ועכשיו תורכם לחקור ולמצוא את חמשת המספרים המקוריים שמהם נוצרה רשימת הפתקים הזו.
במבט ראשון זה נראה כמו אוסף מקרי ומבלבל של תוצאות, אבל אל תטעו – כל המספרים ברשימה נוצרו משילובים של אותם חמישה מספרים קבועים. האם תצליחו לחשוף אותם?
מוזמנות ומוזמנים לפתור את החידמטיקה בתמונה המצורפת.
כל הכבוד לכל מי שהשקיעו בפתרון ובנימוק ושלחו אלינו את תשובותיהם!
נויה מיקיטינסקי, תלמידת שכבה ו' בחיפה, בחרה בדרך מסודרת. היא התחילה בחישוב סכום כל הסופגניות הכולל, ובעזרת הנתון הזה הצליחה למצוא את כמות הסופגניות בכל קופסה, מהאמצעית ועד לקצוות:
"בגלל שעל הפתקים רשומים סכום של כל שתי קופסאות, נעשה סכום כל הפתקים. התוצאה 324.
בגלל שכל קופסה נספרה 4 פעמים מחלקים ב 4 ויוצא שסכום סופגניות ב-5 קופסאות שווה 81.
הפתק הכי קטן זה הסכום של הקופסה הכי דלילה והשניה אחריה שזה 23. הפתק הכי גדול זה סכום של הקופסה הכי מלאה ואחת אחריה הכי מלאה שזה 41. סכום כל הקופסאות ייצא 23+41+קופסה אמצעית שווה 81. אז בקופסה אמצעית בגודל יש 17 סופגניות.
סכום שני אחרי הכי קטן 27 שזה קופסה הכי דלילה וגם אמצעית. אז בקופסה הכי דלילה יהיה 27-17=10. אותו דבר קופסה הכי מלאה ואמצעית זה סכום השני בגודל - 38=17+קופסה הגדולה ביותר. בקופסה הכי מלאה 21 סופגניות.
הפרש בין הכי מלאה והכי דלילה יהיה 11".
_________________________
עידו ברומברג, תלמיד שכבה ו' בגבעתיים, הציג פתרון יצירתי. במקום לחשב את ערכה של כל קופסה בנפרד, הוא השתמש בלוגיקה, הוא הבין שאפשר להסתכל על ההפרשים בין הזוגות של הקופסאות כדי להגיע ישר לתשובה הסופית:
"חשבתי: נניח שמיספרו את הקופסאות 1<2<3<4<5.
הסכום של קופסאות 1+2 הוא הקטן ביותר - 23. הבא אחריו, כמובן, הוא 1+3 ששווה 27. חוץ מזה מה שאני צריך אלו השניים האחרונים. השילוב של קופסאות 4+5 הוא הגדול ביותר, ושווה 41. אחריו יש את 3+5 ששווה 38 וזה כל מה שאני צריך לדעת.
מכיוון שהשילוב של 3+5 שווה ל-38, והשילוב של 1+3 שווה ל-27, אז זה אומר שהפרש בין 1 ל-5 שווה להפרש בין 38 ו-27, שהוא 11".
_________________________
אראל בר אילן, תלמיד שכבה ו' בזכרון יעקב, שילב חישוב עם הסקת מסקנות. הוא חישב את הסכום הכולל, הוריד מהסכום את הזוגות שהוא כבר זיהה והצליח לבודד את הקופסה הגדולה ביותר ולחשב את שאר הערכים:
"חישבנו את כל המספרים יחד וחילקנו ב-4. כדי לדעת את סכום כל המספרים. חיברנו שני קופסאות של 30. הבנו שזה חייב לכלול 4 ספרות שונות. לכן 324/4-60 =21. וכך גילינו את אחד הקופסאות. ומשם חיברנו את המספר 21 מכל המספרים ורשמנו את התשובות. ומתוך מה שנשאר חיפשנו שני צמדים שהסכום שלהם 30 – 10, 20, 13, 17".
_________________________
עילי יצחק, תלמיד שכבה ו' בהוד השרון, עבד בצורה מסודרת כמו באלגברה. הוא נתן שם (אות) לכל קופסה כדי לעשות סדר, בנה משוואות מתאימות עבור הקופסאות הקטנות והגדולות, ופתר אותן שלב אחרי שלב עד שמצא את כל המספרים:
"קודם כל נתתי לכל הקופסאות אותיות מ א' עד ה'. א' זאת הקופסה שיש בה הכי פחות סופגניות, וה' זאת הקופסה עם הכי הרבה סופגניות. אחר כך הבנתי שהסכום של א' וב' הוא 23, והסכום של א' וג' הוא 27, והסכום של ב' וג' הוא 30 ואז חיסרתי את הסכום של ב' וג' מהסכום של 23 ו27 (50) מה שיוצא עשרים וזה הסכום של שני א' מה שאומר שא' זה 10, ב' זה 13, וג' זה 17.
אחר כך הבנתי שה30 השני הוא א' וד' מה שאומר שד' זה 20 ואז חיסרתי את ד' מהסכום הכי גבוה (41) וקיבלתי 21 שזה בעצם ה',ואז חיסרתי את א' מה' וקיבלתי 11 שזאת התשובה".
_________________________