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Pergunte ao Mago #321

Dado que a figura maior é um quadrado, qual é a área de x?

Dyana de Las Vegas

A chave para problemas como este está na sua formulação. Recomendo tentar simplificar o problema ao máximo possível, reduzindo-o ao mínimo de incógnitas. Neste caso, podemos expressar as distâncias desconhecidas no quadrado em apenas três, da seguinte forma:

quatro triângulos em uma solução quadrada

É mais fácil lidar com retângulos do que com triângulos. Dado que sabemos a área de três triângulos, podemos dobrar o tamanho e dobrar as áreas. Isso nos dá:

  • ab=10
  • ac=16
  • (ab)(ac)=14

Vamos fatorar (ab)(ac):

- ab - ac + bc = 14

a 2 - 10 - 16 + bc = 14

(1) + bc = 40

Vamos expressar b e c em termos de a, para reduzir isso a uma única variável:

b = 10/a

c = 16/a

Substituindo esses valores para b e c na equação (1):

+ (10/a)*(16/a) = 40

+ 160/ = 18

Em seguida, vamos eliminar esse 2 do denominador multiplicando tudo por 2 .

a⁴ + 160 = 40*

a₄ - 40* a₂ + 160 = 0

Vamos definir uma nova variável y = a 2

- 18y + 32 = 0

Em seguida, vamos resolver para y usando a fórmula quadrática:

y = (40 +/- sqrt(1600-640))/2

y = (40 +/- sqrt(960))/2

y = (40 +/- 8*sqrt(15))/2

y = 20 +/- 4*sqrt(15)

A área do quadrado inteiro é a 2 , que convenientemente é igual a y. Da equação acima, se o +/- for negativo, então y = apx 4,5081, o que está obviamente errado, já que sabemos que a área é pelo menos 20, sem nem mesmo incluir x. Portanto, a área do quadrado deve ser 20 + 4*sqrt(15).

Os três triângulos que nos foram dados têm uma área de 5+7+8=20. Subtraindo isso da área total do quadrado, obtemos a área de x: 20 + 4*sqrt(15) - 20 = 4*sqrt(15) = aproximadamente 15,4919.

Essa questão é levantada e discutida no meu fórum no Wizard of Vegas .


costa ensolarada

Reparem na minha camiseta nesta foto. A caixa do cinema elogiou-a quando fui ver "Uncut Gems" . Agradeci-lhe torturando-a com este problema, só que com triângulos de áreas 2, 3 e 4. Depois do filme, fui ver como ela estava e ela ainda não tinha resolvido, mas parecia estar a tentar. Então, escrevi a seguinte solução para ela no bar Suncoast. Ela pareceu gostar bastante. Acho que essa jovem vai longe na vida.

Em relação à loteria, existe um "ponto de inflexão" no tamanho do prêmio principal em loterias interestaduais (Powerball, Mega Millions) a partir do qual é mais provável que o prêmio seja dividido do que haja um único vencedor? Se sim, qual é esse valor?

Ayecarumba de California

Não vou entrar em detalhes matemáticos, mas aqui estão os pontos do jackpot onde a probabilidade de haver vários vencedores é a mesma que a de haver apenas um:

  • PowerBall: US$ 975 milhões
  • Mega Millions: US$ 1,65 bilhão

Embora você não tenha perguntado, aqui estão os prêmios principais onde a probabilidade de haver pelo menos um vencedor é igual à probabilidade de não haver nenhum (50%).

  • PowerBall: US$ 704 milhões
  • Mega Millions: US$ 867 milhões

Essa questão foi levantada e discutida no meu fórum, Wizard of Vegas .

  • Em uma prisão há 12 prisioneiros, cada um numerado de 1 a 12.
  • O carcereiro instala 12 caixas, cada uma numerada de 1 a 12.
  • Dentro das 12 caixas estão os números de 1 a 12, dispostos aleatoriamente, um em cada caixa.
  • Cada prisioneiro, individualmente, poderá abrir seis caixas de sua escolha. Ele poderá escolher e abri-las uma de cada vez.
  • O objetivo de cada prisioneiro é encontrar seu próprio número dentro de uma caixa, dentre as seis opções disponíveis. Se ele conseguir, diz-se que essa pessoa sobrevive.
  • Se um prisioneiro não encontrar o seu próprio número, considera-se que todo o grupo falhou e será imediatamente conduzido a um pelotão de fuzilamento.
  • Se um prisioneiro sobreviver, ele deverá recolocar os números em suas caixas originais para o próximo prisioneiro.
  • Os prisioneiros não podem observar outros jogadores nem se comunicar depois que o jogo começar.
  • Antes de começar, todo o grupo pode colaborar na elaboração de uma estratégia. O objetivo é que todos os 12 prisioneiros sobrevivam (ou seja, encontrem seu próprio número dentro de uma caixa).

Qual deve ser a estratégia deles para maximizar a probabilidade de sobrevivência e qual é essa probabilidade?

anônimo

Seguindo a estratégia explicada na solução, a probabilidade de sobrevivência é 166112640/479001600 = aproximadamente 34,68%.

A primeira escolha de cada prisioneiro deve ser o seu número de prisioneiro. Se for o número, ele sobrevive. Caso contrário, ele abre a caixa de número correspondente dentro da primeira caixa. Ele continua repetindo esse processo até abrir seis caixas ou encontrar o seu número.

Assim como em um jogo de Amigo Secreto, haverá ciclos ligando um número a outro. Com 12 prisioneiros, pode haver de 1 a 12 ciclos. Se nenhum ciclo for maior que seis, então todos os prisioneiros eventualmente encontrarão seu número. A grande questão é: qual a probabilidade de nenhum ciclo ser maior que seis? Vamos inverter a lógica e encontrar o número de combinações de ciclos com tamanho igual ou superior a 7.

Solução para 12 prisioneiros

Laços Combinações Probabilidade
12 39.916.800 0,083333
11,1 43.545.600 0,090909
10,2 23.950.080 0,050000
10,1,1 23.950.080 0,050000
9,3 17.740.800 0,037037
9,2,1 26.611.200 0,055556
9,1,1,1 8.870.400 0,018519
8,4 14.968.800 0,031250
8,3,1 19.958.400 0,041667
8,2,2 7.484.400 0,015625
8,2,1,1 14.968.800 0,031250
8,1,1,1,1 2.494.800 0,005208
7,5 13.685.760 0,028571
7,4,1 17.107.200 0,035714
7,3,2 11.404.800 0,023810
7,3,1,1 11.404.800 0,023810
7,2,2,1 8.553.600 0,017857
7,2,1,1,1 5.702.400 0,011905
7,1,1,1,1,1 570.240 0,001190
Total 312.888.960 0,653211

A tabela a seguir mostra as fórmulas para as combinações na tabela acima.

Fórmulas de combinação

Laços Combinações Fórmula
12 39916800 =FATO(11)
11,1 43545600 =COMBIN(12,11)*FACT(10)
10,2 23950080 =COMBIN(12,10)*FACT(9)
10,1,1 23950080 =COMBIN(12,10)*FACT(9)
9,3 17740800 =COMBIN(12,9)*FACT(8)*FACT(2)
9,2,1 26611200 =COMBIN(12,9)*COMBIN(3,2)*FATO(8)
9,1,1,1 8870400 =COMBIN(12,9)*FACT(8)
8,4 14968800 =COMBIN(12,8)*FACT(7)*FACT(3)
8,3,1 19958400 =COMBIN(12,8)*COMBIN(4,3)*FATO(7)*FATO(2)
8,2,2 7484400 =COMBIN(12,8)*COMBIN(4,2)*FATO(7)/2
8,2,1,1 14968800 =COMBIN(12,8)*COMBIN(4,2)*FATO(7)
8,1,1,1,1 2494800 =COMBIN(12,8)*FACT(7)
7,5 13685760 =COMBIN(12,7)*FACT(6)*FACT(4)
7,4,1 17107200 =COMBIN(12,7)*5*FACT(6)*FACT(3)
7,3,2 11404800 =COMBIN(12,7)*COMBIN(5,3)*FATO(6)*FATO(2)
7,3,1,1 11404800 =COMBIN(12,7)*COMBIN(5,3)*FATO(6)*FATO(2)
7,2,2,1 8553600 =COMBIN(12,7)*COMBIN(5,2)*COMBIN(3,2)*FATO(6)/2
7,2,1,1,1 5702400 =COMBIN(12,7)*COMBIN(5,2)*FATO(6)
7,1,1,1,1,1 570240 =COMBIN(12,7)*FACT(6)

Na célula inferior direita da primeira tabela, existem 312.888.960 combinações perdedoras. O número total de maneiras de organizar os números é 12! = 479.001.600. Portanto, a probabilidade de falha é 312.888.960 / 479.001.600 = 65,32%. Logo, a probabilidade de sucesso é 100% - 65,32% = 34,68%.

Essa questão é levantada e discutida no meu fórum, Wizard of Vegas .

Olá. Tenho um cupom que me permite fazer uma mão de 22. Posso guardar o cupom até conseguir a minha primeira mão de 22. Ele não se aplica a combinações duplas ou divididas. Qual é o valor disso?

MrGoldenSun

Uma resposta rápida é o valor da aposta máxima permitida. Basta esperar por um 22 e então jogar, resultando em sair da mesa com uma unidade extra.

Uma resposta mais rigorosa deveria levar em conta o custo de esperar por esse 22. Isso é algo que eu não sei exatamente, mas posso estimar.

O custo para o jogador da regra de empate do dealer no 22 é de 6,91%. No entanto, o dealer chegará a 22 mais vezes do que isso, porque o jogador não se importará se estourar primeiro. Dependendo das regras, o jogador estourará cerca de 15,7% das vezes. Se assumirmos que isso não está correlacionado com a probabilidade de o dealer estourar (o que não está), então a probabilidade de o dealer estourar é de 6,91%/(1,0-0,157) = 8,2%.

Sei que é uma estimativa aproximada, mas vamos assumir que a probabilidade do jogador tirar 22 seja a mesma. Sei que o dealer vai estourar mais vezes do que o jogador, mas este cupom também não conta após uma divisão, então vamos considerar que esses fatores se compensam. Portanto, se o jogador tirar 22 em 8,2% das mãos, ele tirará 22 uma vez a cada 1/0,082 = 12,2 mãos em média.

Digamos que a vantagem da casa no jogo base seja de 0,75%. O custo de jogar 12,2 mãos com essa vantagem da casa é 12,2 * 0,0075 = 0,0915. Portanto, subtraindo isso do valor unitário, obtemos um valor para o cupom de 1,0 - 0,0915, que corresponde a cerca de 91% do valor nominal.

Essa questão é levantada e discutida no meu fórum, Wizard of Vegas .