139. Сомнительные квадраты
Учитель черчения задал школьнику работу: начертить два равных квадрата и заштриховать их. Школьник выполнил работу так, как показано на рис. 138. Он был уверен, что это квадраты и притом равные. Почему он так думал?
Рис. 138.
140. Темные пятна
Другой школьник должен был начертить несколько рядов черных квадратов, разделенных белыми полосками. Вот как он выполнил эту работу.
Рис. 139.
Вы видите, однако, что близ углов квадратов, в том месте, где пересекаются белые полоски, имеются темноватые пятна. Школьник уверял, что он их не делал.
Откуда же они взялись?
Решения задач 131-140
131. Расширить площадь пруда вдвое, сохранив его квадратную форму и не тронув дубов, вполне возможно. На рис. 140 показано, как это сделать: надо копать так, чтобы дубы оказались против середины сторон нового квадрата. Легко убедиться, что по площади новый пруд вдвое больше имевшегося: достаточно провести диагонали в прежнем пруде и вычислить площадь образующихся при этом треугольников.
Рис. 140.
132. Такая проверка недостаточна. Четырехугольник мог выдержать это испытание, и не будучи квадратом. Вы видите на рис. 141 примеры четырехугольников, у которых все стороны равны, но углы не прямые. В геометрии фигуры с четырьмя равными сторонами называются ромбами. Каждый квадрат есть ромб, но не каждый ромб есть квадрат.
Рис. 141.
133. Эта проверка так же ненадежна, как и первая. Конечно, диагонали квадрата равны, но — как видно из фигур, представленных на рис. 142, — не всякий четырехугольник с равными диагоналями есть квадрат.
Рис. 142.
Паркетчикам следовало бы применять к каждому вырезанному четырехугольнику обе проверки сразу — тогда они были бы уверены, что работа сделана правильно. Всякий ромб, у которого диагонали между собой равны, есть непременно квадрат.
134. Проверка могла показать только то, что четырехугольник имеет прямые углы, т. е. что он прямоугольник. Но равны ли его стороны — этого проверка не удостоверяла (рис. 143).
Рис. 143.
135. Проверка недостаточна. На рис. 144 начерчено несколько четырехугольников, края которых при перегибании по диагонали совпадают. И все-таки это не квадраты. Такая проверка позволяет убедиться только в том, что фигура симметрична, но не более.
Рис. 144.
136. Эта проверка не лучше предыдущей. Вы можете вырезать из бумаги сколько угодно четырехугольников, которые выдержат эту проверку, хотя они и не являются квадратами (рис. 145). У них все стороны равны, но углы не прямые, так что это ромбы.
Рис. 145.
Чтобы действительно убедиться, квадратной ли формы отрезанный кусок, нужно, кроме того, проверить, равны ли его диагонали (или углы).
137. Одна линия должна идти от вершины с к середине стороны de, другая — от середины этой стороны к вершине а. Из полученных трех кусков — 1, 2 и 3 — составляется квадрат, как показано на рис. 146.
Рис. 146.
138. Сторона квадрата должна быть раз в десять меньше 100 км. Действительно, квадрат со стороною 10 км заключает
10 000 × 10 000 = 100 000 000.
Если на каждом квадратном метре расположить 20 человек, то квадрат указанных размеров вместит
100 000 000 × 20 = 2 000 000 000,
а это больше 1 800 000 000, т. е. населения земного шара. Итак, чтобы поместить все человечество, достаточен квадрат со стороной менее 10 км.
139. Квадраты действительно равны.
140. Темных пятен никто не делал, и в действительности их нет. Мы видим их только из-за обмана зрения.
Задачи о часах
141. Когда стрелки встречаются?
В 12 часов одна стрелка совпадает с другой. Но вы замечали, вероятно, что это не единственный момент, когда стрелки часов встречаются: они настигают друг друга в течение дня несколько раз.
Рис. 147.
Можете ли вы указать все те моменты, когда это случается?
142. Когда стрелки направлены врозь?
В 6 часов, наоборот, стрелки направлены в противоположные стороны. Но только ли в 6 часов это бывает или есть и другие моменты, когда стрелки так расположены?
143. В котором часу?
В котором часу минутная стрелка опережает часовую ровно на столько, на сколько часовая отошла от числа XII на циферблате (рис. 148)? А может быть, таких моментов бывает несколько за день? Или ни одного?
Рис. 148.
144. Наоборот
Если вы внимательно наблюдали за часами, то, быть может, вам случалось видеть и обратное расположение стрелок: часовая стрелка опережает минутную на столько же, на сколько минутная продвинулась вперед от числа XII (рис. 149) — Когда это бывает?
Рис. 149.
145. По обе стороны от шести
Я взглянул на часы и заметил, что стрелки находятся по обе стороны от цифры VI и отстоят от нее одинаково. В котором часу это было?
Рис. 150.
146. Три и семь
Часы бьют три, т. е. делают три удара, и пока они бьют, проходят три секунды. За сколько времени часы пробьют семь?
На всякий случай предупреждаю, что эта задача — не шутка и никакой ловушки здесь нет.
147. Часы-компас
Теперь за границей не редкость карманные часы, циферблат которых разделен не на 12, а на 24 части, с обозначением от I до XXIV часов. Часовая стрелка таких часов описывает полный круг не за 12, а за 24 часа.
Рис. 151.
Такие часы можно в ясные дни использовать как компас.
Каким образом?
148. О том же
Нельзя ли, за неимением компаса, воспользоваться нашими обыкновенными карманными часами, чтобы в ясный день определять по ним, хотя бы приблизительно, страны света?
149. Цифра шесть
Спросите кого-нибудь из ваших знакомых постарше, как давно он обладает карманными часами. Положим, окажется, что часы у него уже 15 лет. Продолжайте тогда разговор примерно в таком духе:
— А сколько раз в день вы обычно смотрите на свои часы?
— Раз двадцать, вероятно, или около того, — последует ответ.
— Значит, в течение года вы смотрите на свои часы не менее 6000 раз, а за 15 лет видели их циферблат 6000 х 15, т. е. чуть ли не сто тысяч раз. Вы, конечно, знаете и отлично помните вещь, которую видели сто тысяч раз?
— Ну, разумеется!
— Вам поэтому прекрасно должен быть известен циферблат ваших карманных часов, и вы не затруднитесь изобразить на память, как обозначена на нем цифра шесть.
И вы предлагаете собеседнику бумажку и карандаш.
Он исполняет вашу просьбу, но… изображает цифру шесть в большинстве случает совсем не так, как она обозначена на его часах.
Почему? Ответьте на этот вопрос, не глядя на ваши карманные часы.
150. Тиканье часов
Положите свои карманные часы на стол, отойдите шага на три или четыре и прислушайтесь к их тиканью. Если в комнате достаточно тихо, то вы услышите, что ваши часы идут словно с перерывами: то тикают короткое время, то на несколько секунд замолкают, то снова начинают идти и т. д.
Чем объясняется такой неравномерный ход?
Решения задач 141-150
141. Начнем наблюдать за движением стрелок в XII часов. В этот момент одна стрелка покрывает другую. Так как часовая стрелка движется в 12 раз медленнее минутной (она описывает полный круг за 12 ч, а минутная за 1 ч), то в течение ближайшего часа стрелки, конечно, встретиться не могут. Но вот прошел час; часовая стрелка стоит у цифры I, сделав 1/12 долю полного оборота; минутная же сделала полный оборот и стоит у XII — на 1/12 долю круга позади часовой. Теперь условия состязания иные, чем раньше: часовая стрелка движется медленнее минутной, но она впереди, и минутная должна ее догнать. Если бы состязание длилось целый час, то за это время минутная стрелка прошла бы полный круг, а часовая — 1/12 круга, т. е. минутная сделала бы на 11/12 круга больше. Но чтобы догнать часовую стрелку, минутной нужно пройти больше, чем часовой, только на ту 1/12 долю круга, которая их отделяет. Для этого потребуется времени не целый час, а меньше во столько раз, во сколько 1/12 меньше 11/12, т. е. в 11 раз. Значит, стрелки встретятся через 1/11 ч, т. е. через 60/11 = 11/12 мин.