Dido y la piel de un buey

A Marta y a María no les gustan las mates. Prefieren reunirse y contarse cuentos de princesas, soñar con mundos fantásticos y con la magia…
Este fin de semana, aprovechando el  buen tiempo han ido a visitar el pueblo de su madre, mi hermana.

Las he encontrado sentadas en la mesa del jardín, sufriendo con un problema que su maldito profesor de mates les ha puesto para fastidiarles el finde…
Yo no sé muchas matemáticas, pero no me gusta verlas tristes, así que me he acercado para animarlas.

El problema en cuestión dice así:
Halla el triángulo de área máxima, dado uno de sus lados y el perímetro.

Entonces he recordado una leyenda, que a mí me contaron hace ya muchos, muchos años….

-Sí, Venga! Cuéntanos la historia!! Por fi…

Marta y María cambian sus caritas y sonríen, se sientan cómodamente y les cuento…

Érase una vez un legendario país, llamado Tiro, que estaba gobernado por el anciano rey Muto. El rey tenía una hija de prodigiosa belleza,  Dido, que se casó con el hombre más rico e influyente de Tiro.

Pigmalión, hijo del rey y hermano de Dido, fue coronado a la muerte de su padre, pero era tan ambicioso que mató a su cuñado para apoderarse de sus riquezas. Dido, horrorizada, decidió abandonar Tiro con unos cuantos hombres descontentos y otras tantas jóvenes consagradas a Afrodita que ellos llevaron consigo para desposarlas. Huyeron en varios bajeles cargados con las riquezas que Dido pudo salvar y navegaron hacia el Sur.

Llegaron a las costas de África, donde vivían los getulos, una tribu de libios cuyo rey era Jarbas. Pidió hospitalidad y un trozo de tierra para instalarse en ella con su séquito. Jarbas le dijo que le daba tanta tierra como la que pudiera abarcar una piel de buey, satisfecho por un trato que adivinaba muy ventajoso. Pero pasó que Dido tomo la piel del buey y la cortó en finísimas tiras. Las anudó e hizo un semicírculo desde un punto a otro de la costa.

En esta tierra, delimitada por la piel del buey, Dido fundó Cartago. Era la mayor porción de tierra abarcable con la piel del buey. Dido probó así su inteligencia, resolviendo nada más y nada menos que una forma del problema isoperimétrico.

-Qué palabreja!.. Isoperimétrico!... ¿qué es eso?- dice Marta
-Pues por lo que yo sé, se trata de encontrar de entre todas las curvas cerradas en el plano con el mismo perímetro, aquella que tiene la mayor superficie.
-Está claro! –Dice María- es la circunferencia!
- Muy bien María, eso es;  por eso en muchas ciudades  que fueron amuralladas, la muralla tiene forma circular.
-Me gustó la leyenda Tío, pero nuestro problema sigue sin resolverse-dice Marta
-Veamos, Marta, un lado del triángulo es fijo. Bien pintémoslo.
-Los otros dos lados no sabemos cuánto miden, pero… ¿qué otro dato tenemos?
-El perímetro-dice María- por tanto, la suma es fija.
-Muy bien, María.
-Tengo una idea- dice Marta
Marta cogió una cuerda que andaba por allí, dos chinchetas y clavó sus extremos en la pobre mesa de madera.
-Cómo se entere tu madre…- le dije
-No te preocupes, si a esta vieja mesa de madera ya le hemos hecho muchas trastadas…
Y con un lápiz, tensó la cuerda.
-Ahora tenemos dos lados, y si muevo el lápiz los lados cambian, pero su suma seguirá fija, porque es la cuerda.
-Fenomenal  Marta.
Entonces Marta movió el lápiz y dibujo una curva ¿sabéis cual?....sí, una elipse.
-Ya lo tengo!!- dijo María- de todos los triángulos, el de mayor área será el que tenga más altura.





En efecto, mis preciosas sobrinas encontraron la solución, terminaron sus deberes y se fueron alegremente a jugar.
Saltaron, brincaron, rieron y soñaron con ser las fundadoras de una preciosa ciudad llamada Cartago.

Con esta entrada participamos en la Edición 2.4 del Carnaval de Matemáticas, cuyo anfitrión es el blog seispalabras  de Clara Grima

Leyenda del tablero de ajedrez

El ajedrez es un juego antiquísimo. Cuenta muchos siglos de existencia y por eso no es de extrañar que estén ligadas a él diferentes leyendas, cuya veracidad es difícil comprobar debido a su antigüedad.
Esta es una de estas leyendas. Para comprenderla no hace falta saber jugar al ajedrez; basta simplemente saber que el tablero donde se juega está dividido en 64 escaques (casillas negras y blancas, dispuestas alternativamente).
El juego del ajedrez fue inventado en la India. Cuando el rey hindú Sheram lo conoció, quedó maravillado de lo ingenioso que era y de la variedad de posiciones que en él son posibles. Al enterarse de que el inventor era uno de sus súbditos, el rey lo mandó llamar con objeto de recompensarle personalmente por su acertado invento.

El inventor, llamado Seta, se presentó ante el soberano. Era un sabio vestido con modestia, que vivía gracias a los medios que le proporcionaban sus discípulos.
– Seta, quiero recompensarte dignamente por el ingenioso juego que has inventado –dijo el rey.
El sabio contestó con una inclinación.
– Soy bastante rico como para poder cumplir tu deseo más elevado –continuó diciendo el rey. Di la recompensa que te satisfaga y la recibirás.
Seta continuó callado.
– No seas tímido –le animó el rey-. Expresa tu deseo. No escatimaré nada para satisfacerlo.
– Grande es tu magnanimidad, soberano. Pero concédeme un corto plazo para meditar la respuesta. Mañana, tras maduras reflexiones, te comunicaré mi petición.
Cuando al día siguiente Seta se presentó de nuevo ante el trono, dejó maravillado al rey con su petición, sin precedente por su modestia.
– Soberano –dijo Seta, manda que me entreguen un grano de trigo por la primera casilla del tablero del ajedrez.
– ¿Un simple grano de trigo? –contestó admirado el rey.
– Sí, soberano. Por la segunda casilla ordena que me den dos granos; por la tercera, 4; por la cuarta, 8; por la quinta, 16; por la sexta, 32…
– Basta –le interrumpió irritado el rey. Recibirás el trigo correspondiente a las 64 casillas del tablero de acuerdo con tu deseo; por cada casilla doble cantidad que por la precedente. Pero has de saber que tu petición es indigna de mi generosidad. Al pedirme tan mísera recompensa, menosprecias, irreverente, mi benevolencia. En verdad que, como sabio que eres, deberías haber dado mayor prueba de respeto ante la bondad de tu soberano. Retírate. Mis servidores te sacarán un saco con el trigo que necesitas.

Seta sonrió, abandonó la sala y quedó esperando a la puerta del palacio.
Durante la comida, el rey se acordó del inventor del ajedrez y envió para que se enteraran de si habían entregado ya al reflexivo Seta su mezquina recompensa.
– Soberano, tu orden se está cumpliendo –fue la respuesta. Los matemáticos de la corte calculan el número de granos que le corresponde.
El rey frunció el ceño. No estaba acostumbrado a que tardaran tanto en cumplir sus órdenes.
Por la noche, al retirarse a descansar, el rey preguntó de nuevo cuánto tiempo hacía que Seta había abandonado el palacio con su saco de trigo.
– Soberano –le contestaron- tus matemáticos trabajan sin descanso y esperan terminar los cálculos al amanecer.
– ¿Por qué va tan despacio este asunto? –Gritó iracundo el rey. Que mañana, antes de que me despierte, hayan entregado a Seta hasta el último grano de trigo. No acostumbro a dar dos veces una misma orden.
Por la mañana comunicaron al rey que el matemático mayor de la corte solicitaba audiencia para presentarle un informe muy importante.
El rey mandó que le hicieran entrar.
– Antes de comenzar tu informe –le dijo Sheram. Quiero saber si se ha entregado por fin a Seta la mísera recompensa que ha solicitado.
– Precisamente para eso me he atrevido a presentarme tan temprano –contestó el anciano. Hemos calculado escrupulosamente la cantidad total de granos que desea recibir Seta. Resulta una cifra tan enorme…
– Sea cual fuere su magnitud –le interrumpió con altivez el rey mis graneros no empobrecerán. He prometido darle esa recompensa y, por lo tanto, hay que entregársela.
– Soberano, no depende de tu voluntad el cumplir semejante deseo. En todos tus graneros no existe la cantidad de trigo que exige Seta. Tampoco existe en los graneros de todo el reino. Hasta los graneros del mundo entero son insuficientes. Si deseas entregar sin falta la recompensa prometida, ordena que todos los reinos de la Tierra se conviertan en labrantíos, manda desecar los mares y océanos, ordena fundir el hielo y la nieve que cubren los lejanos desiertos del Norte. Que todo el espacio sea totalmente sembrado de trigo, y toda la cosecha obtenida en estos campos ordena que sea entregada a Seta. Sólo entonces recibirá su recompensa.
El rey escuchaba lleno de asombro las palabras del anciano sabio.
– Dime, cuál es esa cifra tan monstruosa –dijo reflexionando.
¡Oh, soberano! Dieciocho trillones cuatrocientos cuarenta y seis mil setecientos cuarenta y cuatro billones setenta y tres mil setecientos nueve millones quinientos cincuenta y un mil seiscientos quince. (18.446.744.073.709.551.615)

Extraído de: “Matemática recreativa”. Yakov I. Perelman

Leyenda sobre el tablero del ajedrez.
Solución.
Para poder convencernos, hagamos el cálculo. Si se comienza por la unidad, hay que sumar las siguientes cifras: 1, 2, 4, 8, etc. El resultado obtenido tras 63 duplicaciones sucesivas nos mostrará la cantidad correspondiente a la casilla 64, que deberá recibir el inventor. Podemos hallar fácilmente suma total de granos, si duplicamos el último número, obtenido para la casilla 64, y le restamos una unidad. Es decir, el cálculo se reduce simplemente a multiplicar 64 veces seguidas la cifra dos:
2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2, y así sucesivamente 64 veces.
Con objeto de simplificar el cálculo, podemos dividir estos 64 factores en seis grupos de 10 factores 2 y uno de 4 factores 2. La multiplicación sucesiva de 10 factores 2, como es fácil comprobar, es igual a 1024 y la de 4 factores 2 es de 16. Por lo tanto, el resultado que buscamos es equivalente a:
1024 x 1024 x 1024 x 1024 x 1024 x 1024 x 16

Multiplicando 1024 x 1024 obtenemos 1.048.576

Ahora nos queda por hallar:

1.048.576 x 1.048.576 x 1.048.576 x 16

Restando del resultado una unidad, obtendremos el número de granos buscado:
18.446.744.073.709.551.615

Para hacernos una idea de la inmensidad de esta cifra gigante, calculemos aproximadamente la magnitud que debería tener el granero capaz de almacenar semejante cantidad de trigo. Es sabido que un metro cúbico de trigo contiene cerca de 15 millones de granos. En ese caso, la recompensa del inventor del ajedrez debería ocupar un volumen aproximado de 12.000.000.000.000 m3, o lo que es lo mismo, 12.000 km3. Si el granero tuviera 4 m de alto y 10 m de ancho, su longitud debería de ser de
300.000.000 Km., o sea, el doble de la distancia que separa la Tierra del Sol.

El rey hindú, naturalmente, no podía entregar semejante recompensa. Sin embargo, de haber estado fuerte en matemática, hubiera podido librarse de esta deuda tan gravosa. Para ello le habría bastado simplemente proponer a Seta que él mismo contara, grano a grano, el trigo que le correspondía.

¿Cuánto tiempo crees que hubiera tardado, en hacerlo?

Si Seta, puesto a contar, hubiera trabajado noche y día, contando un grano por segundo, en el primer día habría contado 86.400 granos. Para contar un millón de granos habría necesitado, como mínimo, 10 días de continuo trabajo. Un metro cúbico de trigo lo habría contado aproximadamente en medio año, lo que supondría un total de 5 cuartos. Haciendo esto sin interrupción durante 10 años, habría contado 100 cuartos como máximo. Por consiguiente, aunque Seta hubiera consagrado el resto de su vida a contar los granos de trigo que le correspondían, habría recibido sólo una parte ínfima de la recompensa exigida.

Texto de Mariló Delgado.