Raadsel: kokosnoten verdelen
Opgave
Vijf matrozen overleven een
schipbreuk en zwemmen naar een klein eiland waar ze alleen een
kokosnotenboom en een aap aantreffen. De matrozen verzamelen
alle kokosnoten en leggen ze in een stapel onder de boom.
Uitgeput besluiten ze om pas de volgende ochtend de kokosnoten
te verdelen.
Om een uur 's nachts wordt de eerste matroos wakker. Hij
realiseert zich dat hij de anderen niet kan vertrouwen en
besluit zijn deel alvast te nemen. Hij verdeelt de kokosnoten in
vijf gelijke stapels, maar houdt daarbij een kokosnoot over. Hij
geeft die kokosnoot aan de aap, verbergt zijn eigen kokosnoten
(één van de vijf stapels), en plaatst de rest van de kokosnoten
(de andere vier stapels) terug onder de boom.
Om twee uur 's nachts wordt de tweede matroos wakker. Zich niet
bewust van het feit dat de eerste matroos zijn deel al heeft
weggenomen, verdeelt ook hij de kokosnoten in vijf gelijke
stapels en houdt daarbij ook een kokosnoot over, die hij aan de
aap geeft. Dan verbergt hij zijn kokosnoten (één van de vijf
stapels), en plaatst de rest van de kokosnoten (de andere vier
stapels) terug onder de boom.
Om drie, vier en vijf uur 's nachts worden achtereenvolgens de
derde, vierde en vijfde matroos wakker en voeren dezelfde
handelingen uit als de eerste twee matrozen.
's Morgens, als ze opstaan, proberen ze allemaal zo onschuldig
mogelijk te kijken. Geen van de matrozen maakt een opmerking
over de gekrompen stapel kokosnoten, en geen van hen besluit om
eerlijk te zijn en toe te geven dat hij zijn deel al genomen
heeft. Ze verdelen de kokosnoten voor de zesde maal in vijf
gelijke stapels en houden daarbij alweer een kokosnoot over, die
ze aan de aap geven.
Scroll naar beneden om de oplossing te zien.
Opmerking: je zal die oplossing niet uit het hoofd vinden.
Daarvoor zijn de berekeningen iets te moeilijk.
Scroll naar beneden voor de oplossing
Oplossing
Elke matroos laat 4/5(n-1) kokosnoten over van
de stapel van n kokosnoten. Dit resulteert in een vreselijke
formule voor het hele proces (want iedere keer moet een
kokosnoot weggehaald worden om de stapel deelbaar door 5 te
maken):
4/5(4/5(4/5(4/5(4/5(4/5(p-1)-1)-1)-1)-1)-1), waarbij p, het
aantal kokosnoten in de originele stapel, een geheel getal moet
zijn.
De truc is om het aantal kokosnoten in de stapel deelbaar door 5
te maken, door 4 kokosnoten toe te voegen. Dit is mogelijk omdat
je deze 4 kokosnoten weer weg kan halen, nadat een vijfde deel
van de stapel is weggenomen: normaal zijn 4/5(n-1) kokosnoten
over van een stapel van n kokosnoten; nu zijn
4/5(n+4)=4/5(n-1)+4 kokosnoten over van een stapel van n+4
kokosnoten. Daardoor blijft het aantal kokosnoten in de stapel
deelbaar door 5 gedurende het hele proces. We zijn dus op zoek
naar een p waarvoor het volgende geldt:
4/5×4/5×4/5×4/5×4/5×4/5×(p+4)=(46/56)×(p+4), waarbij p, het
aantal kokosnoten in de originele stapel, een geheel getal moet
zijn.
De kleinste (p+4) waarvoor het bovenstaande geldt is 56. Dus er
waren p=56-4=15621 kokosnoten in de originele stapel.
Terug naar het overzicht met breinbrekers