💡 הידעת??
"פייר, תעזוב רגע את המספרים ותבוא לקשט את העץ!" סביר להניח שזה מה שאשתו של פרמה צעקה לו בערב חג המולד של שנת 1640. אבל לפרמה לא היה זמן לקישוטים, הוא בדיוק עלה על משהו מדהים.
ביום חג המולד בדיוק לפני 385 שנים (ב- 25.12.1640), פייר דה פרמה כתב מכתב לחברו מרן מרסן, ובו ניסח משפט מפורסם בתורת המספרים - המכונה מאז "משפט חג המולד של פרמה".
פרמה גילה חוקיות מדהימה שמחלקת את המספרים הראשוניים לשתי קבוצות:
קבוצה אחת - מספרים ראשוניים שהשארית שלהם בחלוקה ל־4 היא 3 (כמו 3, 7, 11, 19...). את המספרים האלה אי־אפשר בשום אופן לכתוב כסכום של שני ריבועים.
קבוצה שנייה - מספרים ראשוניים שהשארית שלהם בחלוקה ל־4 היא 1 (כמו 5, 13, 17, 29...). את המספרים האלה תמיד אפשר לכתוב כסכום של שני ריבועים!
למשל:
5=1²+2²
13=2²+3²
17=1²+4²
פרמה, כמו בפרשות רבות אחרות, טען שיש לו הוכחה - אבל לא כתב אותה. לקח לגדולי המתמטיקאים (ובהם אוילר) יותר ממאה שנה לשחזר את ההוכחה ולאשר שפרמה צדק.
פרמה גילה חוקיות מדהימה במספרים: הוא מצא שיש מספרים שפשוט לא יכולים להתפרק לסכום של שני ריבועים. זה לא עניין של חוסר מזל, אלא עקרון מתמטי – לא משנה כמה נתאמץ, זה לא יעבוד.
החידה שלנו נראית כמו משחק, אבל גם מאחוריה מסתתרת אמת מתמטית אחת ברורה. אתם תצטרכו למצוא את המינימום ההכרחי כדי לנצח את המשחק, ולהבין - למה פחות מזה פשוט לא יעבוד, לא משנה כמה תנסו.
מוזמנות ומוזמנים לפתור את החידמטיקה בתמונה המצורפת.
כל הכבוד לכל מי שהשקיעו בפתרון ובנימוק ושלחו אלינו את תשובותיהם!
הראל קמחי, תלמיד שכבה ז' באשדוד נקט בגישה ציורית. הוא ממש "הריץ" את ההדבקה על הדף בעזרת סימנים, ודרך הציור גילה איך האלכסון יוצר "גלים" שממלאים את הלוח:
"ניסיתי לפתור את החידה בצורה ידנית. סימנתי ב-X את המחשבים שהדבקתי בהתחלה וב-O את המחשבים שנדבקו אחר כך לפי הכלל שצריך שלפחות שני מחשבים לידם יהיו נגועים. הסימונים עזרו לי לראות בכל שלב מי נדבק ולבדוק אם ההדבקה באמת יכולה להמשיך או נתקעת.
בהתחלה ניסיתי לפזר מחשבים בלוח אבל זה לא עבד כי לרוב המחשבים היה רק מחשב נגוע אחד לידם. אחר כך שמתי לב שכשמדביקים מחשבים באלכסון זה עובד הרבה יותר טוב. כל שני מחשבים באלכסון יוצרים סביבם ריבוע קטן שבו יש מחשבים שמקבלים שני שכנים נגועים ולכן נדבקים.
המשכתי להוסיף מחשבים לאורך האלכסון וכל פעם נוצרו עוד גלים של הדבקה מסביב. בגלל שהאלכסון עובר דרך כל הלוח, הגלים האלה התפשטו לכל הכיוונים ובסוף כל המחשבים נדבקו. לכן הגעתי למסקנה ש-10 מחשבים על האלכסון מספיקים כדי להדביק את כל הרשת".
_________________________
נדב קורן, תלמיד שכבה ז' בהרצליה, לא הסתפק רק בלהראות שזה אפשרי ב-10 מהלכים, אלא הוכיח שאי אפשר בפחות, בעזרת עקרון מתמטי שקשור להיקף הצורה:
"בהתחלה עבדנו עם לוחות קטנים יותר (של 3 על 3, 4 על 4) וניסינו להבין מה החוקיות של מספר ההדבקות המינימלי. גילינו שבלוח בגודל n על n מספיקות n הדבקות: מספיק להדביק את הריבועים על האלכסון! הם ידביקו את הריבועים הסמוכים לאלכסון, שידביקו את הסמוכים להם וכן הלאה. כלומר בריבוע של 10 על 10 צריך 10 הדבקות.
השלב הקשה יותר היה להשתכנע ש10 הדבקות גם הכרחיות. מה שגילינו (ולקח לא מעט זמן לגלות..) זה שאם מסתכלים על ההיקף (מספר הפאות) של הצורה המודבקת, אז כל הדבקה לא יכולה לגרום להיקף הזה לעלות. בגלל שאנחנו רוצים להגיע להיקף של 40, צריך להתחיל בהיקף של לפחות 40, אבל זה בדיוק ההיקף של האלכסון!
לכן המספר המינימלי של הדבקות הוא בדיוק 10".
_________________________
יאיר וייס, תלמיד שכבה ז' בראש העין, הפתיע עם קישור מקורי לעולם המשחקים. הוא זיהה שהחוקיות המתמטית בחידה זהה לחוקיות הפיזיקלית במשחק המחשב הפופולרי מיינקראפט:
"אני משחק מיינקראפט כבר 3 שנים. במיינקראפט, המים עובדים בצורה דומה. אם ליד בלוק מסוים יש שני שכנים שהם מקור מים, הוא יהיה מקור מים בעצמו. אז יש טריק שאם עושים באלכסון מקצה לקצה זה ממלא את כל הריבוע".
_________________________