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Malba Tahan Newsletter
A Torre de Hanoi
Outubro
de 2002
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Dia 18 de Outubro, com o Tony Oliveira,
a Malba Tahan Newsletter atingiu
1400 assinantes em 15 países!
Dia 7 de Outubro, a Malba Tahan Newsletter atingiu 1300
assinantes com a Maria José Teixeira. Dia 28 de Setembro, atingiu 1200
assinantes com o Rubens Birch. Dia 21 de Setembro atingiu 1100 com a
Sheyla Costa Rodrigues. Recentemente, inscreveram-se o Daniant Gonzalez,
da Venezuela; o Ramiro Rodriguez, da Bolívia; o Marco Flores, a Fely
Rondan Zamata, o Edwin, o Norvil Colunche Benavides e o Hugo Calderon
Cruchaga, do Peru; o Juan Pablo e a Carmen, da Colômbia; o Tony
Oliveira, o Antonio Pierola, o Alberto Jaffe e a Fabíola, dos EUA; o
Mimmo de Paola, da Itália; a Martha Lardone, da Argentina; o Boris Jara,
do Chile. Que mais posso dizer senão bem vindos e muito obrigado a
todos os que me apoiaram desde então? E agradeço, especialmente, ao Grupo de Desenvolvimento, com o qual conto
para conseguir dar continuidade a este projeto.
A meta agora é 2000 assinantes! No
atual ritmo, deverá ser atingida em Dezembro próximo! Avise um amigo sobre a Malba Tahan Newsletter!
Estou utilizando um sistema diferente
para enviar esta Newsletter. Quando o número de inscritos passou de
algumas dezenas para mais de um milhar, justificou-se utilizar um
sistema profissional para que eu pudesse manter a qualidade do serviço.
Estou utilizando o GetResponse, um excelente serviço que
recomendo a quem tenha ou pense ter uma Newsletter.
Este mês escolhi a sugestão da Vanda
Ramos e do Daniel Buttow que é o Problema das Torres de Hanoi.
Obrigado, Vanda. Obrigado, Daniel.
Até Novembro!
Renato P. dos Santos
editor
malbatahan@reniza.com |
| Neste
número
Torre de Hanói
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A Vanda Ramos e o Daniel Buttow deram a
mesma sugestão que é o Problema da Torre de Hanoi.
É bem provável que conheça o jogo ou
o problema da Torre de Hanoi.
O jogo foi inventado pelo famoso
matemático francês Edouard
Lucas, muito conhecido pelo seu trabalho com a sequência de
Fibonacci e pela sequência associada que recebeu seu nome e pelo teste
de primalidade, aperfeiçoado depois por Lehmer. Este jogo foi incluído
no terceiro volume da sua obra Récréations mathématiques, publicado
em 1883.
Segundo a curiosa história contada por
Lucas, este jogo seria uma versão simplificada de uma mítica Torre de
Brahma, supostamente existente num templo em Benares, Índia. Segundo a
lenda, Brahma, quando criou o mundo, colocou três postes verticais de
diamante e, numa delas, 64 anéis de ouro de tamanhos diferentes,
empilhados em ordem de tamanho do menor para o maior. Aos monges do
templo caberia, então, a tarefa de transferir essa pilha de discos para
uma das duas outras postes, na mesma ordem original. Para isso, teriam
de transferir um disco de cada vez e poderiam utilizar a outra poste
como auxílio mas nunca poderiam uma anel maior sobre um menor.
O jogo original continha apenas 5
discos. Experimente com o modelo abaixo.
Free JavaScripts provided
by The JavaScript Source
O caso com um único disco é trivial
pois consiste numa única transferência.
O caso mais simples seguinte é com 2
discos, chamemos de A e B. Segundo as regras, seguindo a melhor
estratégia, movemos o disco A para um poste, o disco B para o outro
poste e, finalmente, o disco A para cima de B. Esquematicamente, ABA,
com 3 transferências.
Para 3 discos, a estratégia seria ABA,
seguida da transferência do terceiro disco, C, para o outro poste, o
retorno de A para o poste inicial, a transferência de B para cima de C
e, finalmente, de A para cima de B. Esquematicamente, ABACABA, com 7
transferências.
É fácil de ver que para 4 discos, a
estratégia seria ABACABA, seguida da transferência de D para o outro
poste e a repetição do processo do segundo poste para cima de D, isto
é, novamente ABACABA, resultando ABACABADABACABA, com 15
transferências.
Para 5 discos, a estratégia seria
naturalmente, ABACABADABACABAEABACABADABACABA, com 31 transferências.
Note, porém, que
 | 1=21-1 |
 | 3=22-1 |
 | 7=23-1 |
 | 15=24-1 |
 | 31=25-1 |
e que para qualquer número n,
de discos, a estratégia será a estratégia para n-1 discos,
seguida da transferência do n-ésimo disco e outra estratégia
para n-1 discos, num total de 2x(2n-1-1)+1 = 2n-1
transferências. Desta forma, pelo princípio
de indução finita, o número de transferências para o problema
genérico com n discos é 2n-1.
Recursão
Vale a pena destacar o carácter recursivo do
problema: para resolver o problema para n discos, utiliza-se a
estratégia para n-1 discos e assim, sucessivamente, até o caso
trivial n=1.
Outros exemplos clássicos de recursão
são
 | o cálculo do factorial:
0!=1
n! = n x (n-1)!, se n > 0 |
 | a construção da sequência de
Fibonacci:
F0=1
F1=1
Fn=Fn-2 + Fn-1
, se n > 1 |
 | o algoritmo de Euclides para o
máximo divisor comum: mdc(x,y) = mdc(y,x), se x < y
mdc(x,y) = y, se x mod y = 0
mdc(x,y) = mdc(y, x mod y), em qualquer outro caso |
O primeiro contacto que tive com este
tipo de problema recursivo, tinha eu 12 anos, foi com os chamados
'anéis chineses', mais correctamente, 'Anéis
de Cardan', mencionados em sua obra De Subtililate, de 1550.
Tirar o primeiro anel era trivial; uma vez tirado o primeiro, o segundo
saía facilmente; muito espantado descobri que somente conseguia tirar o
terceiro colocando o primeiro de volta!
Mas só fui aprender o conceito de
recursão na faculdade, no curso de computação, e, então, elaborei um
pequeno programa em Pascal para cálculo recursivo de determinantes,
pelo método dos cofactores - neste método, o determinante é calculado
através de determinantes de matrizes com dimensão menor que a
original.
A recursão ocorre também no domínio
visual. O exemplo mais caseiro que conheço é a ilustração da
embalagem do fermento em pó Royal, que contém a própria lata,
ilustrada com outra lata, etc. Outro exemplo clássico são os fractais.
Mas também há imensos exemplos nas artes, na arquitetura, na natureza.
Veja
alguns. Lembre-se, também, do trabalho de Escher, especialmente o 'Drawing
Hands'.
O fim do mundo
Voltando à Torre de Brahma, segundo a
lenda, quando todos os 64 discos forem transferidos, o templo será
destruído e o mundo se acabará.
A lenda é verdadeira? Não se sabe,
até porque, mesmo que os monges trabalhassem dia e noite sem descanso,
ao ritmo frenético de um disco transferido por segundo, não teriam
tido tempo ainda de concluir a tarefa! De facto, pode-se provar que
levariam 18 446 744 073 709 551 615 segundos, ou quase 600 000 milhões
de anos, enquanto a Terra existe há apenas cerca de 2 000 milhões de
anos! Após esses milhões todos de anos, com certeza que o templo
estará destruído.
Por outro lado, em 1953, o mestre de
ficção científica Arthur C. Clarke publicou no número um da revista Star
Science Fiction Stories, o famoso conto The
Nine Billion Names of God, ou, em português, Os Nove
Trilhões de Nomes de Deus, incluído na coletânea O
Outro Lado do Céu. Neste conto, os monges de um monastério
tibetano adquirem um computador para ajudá-los em seu projecto de
descobrir todos os cerca de nove trilhões de nomes de Deus, dentre
todas as possíveis combinações de nove caracteres de seu alfabeto.
Esse trabalho, feito à mão, já durava três séculos e levaria ainda
quinze mil anos para ser completado, enquanto o computador permitiria
terminá-lo em apenas cem dias. Segundo a crença de sua ordem, quando
todos os nomes de Deus tiverem sido descobertos, o propósito da raça
humana terá sido atingido e o mundo acabará. Embora os engenheiros
encarregados da instalação do computador não acreditem numa única
palavra dessa crença, descobrem, a bordo do avião, já no caminho de
volta, que no momento em que o computador está terminando seu trabalho,
as estrelas do céu começam a apagar-se...
Bibliografia
Mais uma vez, obrigado, Vanda.
Obrigado, Daniel.
Até Novembro!
Renato P. dos Santos
matematica@reniza.com
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