В 1896 году Лойд запатентовал наиболее замечательное из своих механических изобретений – знаменитую головоломку «Таинственное исчезновение». Картонный круг в центре прикрепляется к картонному квадрату. По окружности нарисованы тринадцать воинов, частично по краю вращающегося круга, частично на квадрате. Если круг немного повернуть, части воинов соединятся уже по-другому, а один воин исчезнет. Какой воин исчезает и куда он девается? Были проданы миллионы экземпляров этой головоломки и ее модификаций («Пропавший японец», «Тедди и львы»).
В девяностых годах Лойд вел колонку головоломок в газете Brooklyn Daily Eagle, а с начала нового века вплоть до смерти в 1911 году ему принадлежала ежемесячная страничка головоломок в журнале Woman's Home Companion.
После смерти Лойда его сын Сэм Лойд-младший продолжал вести колонки головоломок своего отца. За всю жизнь Лойд-старший опубликовал лишь одну книгу – «Шахматная стратегия» (1878 год). Сын посмертно издал несколько сборников его головоломок, из которых наиболее признанным стал «Cyclopedia of Puzzles» – «Энциклопедия головоломок», впервые опубликованный в 1914 году. «Энциклопедия» была составлена наспех и прямо-таки кишела ошибками и типографскими опечатками; в ней было пропущено много ответов, тем не менее эта книга остается и сегодня самым большим и восхитительным сборником головоломок, когда-либо собранных под одной обложкой.
Именно из этого тома, сегодня ставшего библиографической редкостью, следовало выбрать все наиболее замечательные головоломки. Не известно, кто делал к нему рисунки, но первоначальный текст «Энциклопедии головоломок» в большинстве своем представлял буквальную перепечатку из колонок старых газет и журналов, которые вел Лойд-старший. Для настоящего сборника я счел необходимым его отредактировать, сохранив, однако, стиль и аромат оригинала. К некоторым головоломкам добавлены комментарии, которые заключены в квадратные скобки.
Многие головоломки в лойдовской «Энциклопедии» похожи на головоломки, появившиеся в книгах знаменитого английского мастера головоломок Генри Э. Дьюдени (1857–1931). В одних случаях можно было с определенностью сказать, что они принадлежат Лойду, в других – что автором их был Дьюдени. Однако проследить за первой публикацией каждой головоломки настолько трудно, что меру заимствования определить практически невозможно. Оба мастера головоломок в период своей активной деятельности претендовали на ведущее место (в «Энциклопедии» только однажды упомянуто имя Дьюдени), но в то же время каждый из них, не колеблясь, брал и модифицировал изобретения другого. В довершение всего для обоих мастеров исходными очень часто служили традиционные головоломки, которые они заставляли сверкать новыми гранями, и новые головоломки неизвестного происхождения, передававшиеся из уст в уста подобно анекдотам.
Напечатанные здесь головоломки составляют лишь часть задач, собранных в «Энциклопедии». Я ограничил свой выбор главным образом математическими головоломками, руководствуясь при их выборе разнообразием тем и интересами современного читателя.
Мне хотелось бы обратить внимание читателя на высокое качество многих алгебраических задач Лойда, не снабженных рисунками. Рисунки не играют существенной роли для понимания задач, поэтому я исключил их, дабы освободить место для возможно большего числа коротких задач. Среди последних особую трудность представляют задачи, где речь идет о скоростях и расстояниях, и я рекомендую их всем студентам, изучающим математику, и всем тем, кто хотел бы усовершенствоваться в математическом анализе. Прежде чем перейти к задачам, связанным с переменными скоростями, совершенно необходимо приобрести навык в решении задач, где речь идет о постоянных скоростях, и задачи Лойда этого типа, бросающие вызов читателю, могут послужить здесь превосходным упражнением (при условии, разумеется, что их будут решать, а не станут лихорадочно заглядывать в ответ!).
Мартин Гарднер
Куда можно поместить еще одну звезду первой величины?
Эта необычная головоломка связана с недавним заявлением одного астронома о том, что он обнаружил новую звезду первой величины.
На приведенном здесь рисунке вы видите этого высокоученого профессора, знакомящего со своим открытием собратьев-астрономов. Он уже изобразил на доске, как расположены пятнадцать звезд различной величины, и теперь собирается показать, где именно находится открытая им новая звезда.
Сумеете ли вы нарисовать пятиконечную звезду, которая была бы больше любой другой из изображенных на рисунке звезд и не касалась бы при этом ни одной из них?
Укажите путь от Филадельфии до Эри, проходящий по одному разу через все города
На карте показаны 23 города штата Пенсильвания, соединенные между собой дорогами, которые образуют довольно причудливый рисунок. Задача проста садитесь на велосипед и поезжайте из Филадельфии в Эри, посещая каждый город по одному разу и не пользуясь никакой дорогой дважды. Вот и все.
Города пронумерованы для того, чтобы проще было проследить путь. В данном случае вы избавлены от часто встречающегося требования найти наикратчайший из всех возможных путей. Ваша задача добраться до цели, не заботясь о проделанных милях.
Поменяйте местами штырьки за наименьшее число ходов
Я пользуюсь случаем, чтобы обратить ваше внимание на истоки одной неплохой игры-головоломки, разновидности солитера, весьма популярной в Европе. Это английское изобретение, ибо головоломку придумал один тамошний моряк, который сорок лет жизни провел в приюте для моряков на Стейтен-Айленд и страшно гордился, что в свое время плавал с капитаном Рэнделлом, основателем этого заведения.
Орудуя морским ножом, старый моряк вырезал эти головоломки и тут же продавал их, добывая таким путем себе «немного лишней мелочишки», как он сам это называл. Игра стала широко известна в Лондоне и получила распространение в Европе как английская игра в шестнадцать, но ей не довелось пересечь океан.
В головоломке требуется поменять местами белые и черные штырьки за наименьшее число ходов. Штырек можно перемещать с одной клетки на другую, соседнюю пустую клетку или им можно перепрыгнуть через рядом стоящий штырек (независимо от его цвета), если клетка за ним свободная. Причем штырьки разрешается перемещать только по горизонтали и вертикали (подобно шахматной ладье), но не по диагонали.
По словам очевидцев, старый моряк очень гордился тем, что нашел способ, как можно выполнить задание за наименьшее число ходов. Но либо он ошибался, либо его решение следует считать утраченным. И хотя мир с того времени ушел вперед, решения, которые приводятся в английских сборниках головоломок и математических работах как наикратчайшие, содержат погрешности; во всяком случае, их можно сократить на несколько ходов.
Ярмарочная игра в кости
Игра в кости, о которой пойдет речь, весьма популярна на ярмарках и карнавалах, но, поскольку игроки редко приходят к согласию относительно своих шансов на выигрыш, я предлагаю ее в форме простой задачи по теории вероятностей.
На прилавке лежат шесть квадратов, помеченных цифрами 1, 2, 3, 4, 5, 6. Игрокам предлагается на любой из квадратов положить любое количество денег. Затем бросаются три кости. Если номер вашего квадрата выпадает только на одной из костей, то вы получаете ваши деньги назад, и к ним прибавляется еще такая же сумма. Если ваш номер выпадает на двух костях, то вы получаете назад ваши деньги плюс сумму, вдвое большую, чем та, которую вы ставили на квадрат. Если же ваш номер выпадает на всех трех костях, то кроме ваших денег вы получаете сумму, втрое превышающую вашу ставку. Разумеется, если номер вашего квадрата не выпадает ни на одной из костей, то все деньги забирает владелец аттракциона.
Поясним это на примере. Допустим, вы поставили 1 доллар на квадрат № 6. Если на одной из костей выпадает 6, то вы получаете назад ваш доллар да еще 1 доллар впридачу. Если 6 выпадает на двух костях, то вы получаете назад ваш доллар плюс еще 2 доллара. Если же 6 выпадает на всех трех костях, то вы забираете назад ваш доллар и получаете еще 3 доллара.
Игрок может рассуждать так: шанс моего числа выпасть на одной кости составляет 1/6, но поскольку костей три, то он повышается до 3/6, то есть до 1/2; значит, эта игра честная. Разумеется, в интересах владельца аттракциона, чтобы так думал каждый.
У кого в этой игре предпочтительнее шансы – у владельца аттракциона или у игрока, и насколько они велики?
С помощью двух прямолинейных разрезов разделите подкову на семь частей так, чтобы в каждой части было по дырке для гвоздя
Эта головоломка ведет свое начало от сказки о золотой подкове. В этой сказке рассказывается о том, как золотую подкову двумя сабельными ударами разрубили на семь частей, в каждой из которых оказалось по дырке для гвоздя, в дырки продели семь ленточек и кусочки подковы повесили на счастье на шеи семерым детям.
