Сегодня мы занимались простыми комбинаторными задачами. Практически полностью по книжке Анны Бураго, про которую я уже писала.
И, как и у нее, у нас получилось довольно большое расслоение — пара старших такие задачи щелкали, как орехи, и для них все эти обычные схемы с городами и деревьями были простыми и очевидными. А остальным нужно было это все еще переваривать и переваривать. Как нарисовать схему к задаче, какая схема к задаче подойдет и какая будет удобнее, как по схеме посчитать варианты — это все не так легко оказалось большинству.
Хорошо, что у меня был с собой запас задачек, и особо бодреньким я подсунула еще решать.
И мне очень нравятся задачки из книжки Анны Бураго, несложные, но интересно написанные, и поговорить есть о чем.

Например, вот такие.
1. Медвежонок полез на дерево за медом и упал на землю. Его друг Ежик – начинающий кинорежиссер – снял падение на пленку. Теперь Ежик собирается озвучить свой фильм. В каждый момент, когда Медведжонок задевает ветку дерева, Ежик планирует добавить звук “Ой-ой-ой”, “Ай-ай-ай” или “Бамс”. Сколько разных звуковых дорожек может сделать Ежик, если во время падения Медвежонок задел две ветки? Три ветки? Четыре ветки? Пять веток?
2. Иван-Царевич хочет освободить Василису Прекрасную, которая томится в замке. На воротах замка есть кодовый замок с 10 цифрами. Чтобы открыть ворота, надо набрать секретный код – четыре цифры в определенном порядке. Ворота охраняет голодный дракон Пашка, который любит сосиски. Когда Пашка ест сосиску, он не замечает ничего вокруг себя. Иван-Царевич пробует одно сочетание цифр за секунду, а Пашка съедает одну сосиску за 20 секунд. Когда Иван откроет ворота, ему понадобится еще одна минута, чтобы подняться в башню к Василисе и улететь с ней на ковре-самолете.
а) Сколько сосисок надо взять с собой Ивану, чтобы улететь целым и невредимым вместе с Василисой? Запас сосисок должен быть рассчитан на худший случай.
б) Сколько сосисок понадобится Ивану, если он заранее знает, что код состоит только из нечетных цифр?
в) Сколько сосисок понадобится Ивану, если он заранее знает, что код состоит только из нечетных цифр и в нем есть ровно одна цифра 5?

А в последние пятнадцать минут для разрядки я подсунула им задания на рисование со средней линией, какие мы делали в прошлый раз с 1-2 классом. И хочу сказать, не всем старшим такие задания легко выполнить, не все на глаз видят, какая линия средняя, довольно много было ошибок по невнимательности. Так что лишний раз внимание и глазомер прокачать оказалось полезным на мой взгляд.

В прошлом году в МЦНМО вышла прекрасная книжка Анны Бураго «Дневник математического кружка». Кружок рассчитан на 5-7 класс, как раз на мою старшую группу, но там кое-что можно взять и для более младших.
Там много чего полезного и интересного. В частности, про математические соревнования. Внутрикружковые олимпиады у меня идут как-то обычно не очень. Всегда приходится придумывать какую-то движуху вокруг.
И идея командного соревнования мне очень понравилась. Называется «Математический аукцион».
Правила такие.
Дети делятся на две команды, выбирают себе название и капитана, получают стартовый капитал. В нашем случае 100 тугриков. Получают первую задачу — она читается вслух, решают ее за установленное время. А потом начинаются торги за право эту задачу представить. Торги идут с шагом 5. Купившая право команда платит соответствующее количество тугриков — они просто снимаются с ее счета, и рассказывает задачу. Если у второй команды нет лучшего решения, то первая команда получает на свой счет стоимость задачи. В нашем случае 50 тугриков. Если вторая команда требует выставить задачу на торги, то торг начинается сначала.
Сегодня ребят было не очень много. И самых сильных как раз не было, но я все равно решила провести.
В этой игре нужно не только решать задачи, но еще и продумывать стратегии торгов, у одной из команд сегодня стратегия была неудачная, они потратили на первую задачу больше денег, чем можно было потенциально выручить, но все равно ее упустили, и в итоге сразу сильно отстали.
За час у нас получилось только 3 задачи.
1. Используя цифру 2 пять раз, получите как можно больше идущих подряд натуральных чисел, начиная с 1. Решение считается лучше предыдущего, если команда может продолжить список с того числа, на котором остановилась выступавшая перед этим команда.
2. Разрежьте круг семью прямыми линиями так, чтобы получилось как можно больше треугольников. «Треугольники» с кривыми сторонами не считаются, треугольники, состоящие из меньших треугольников и многоугольников тоже не считаются.
3. У купца Али есть золотая цепь из 20 звеньев. Али отправляется в дальнее путешествие и нанимает проводника для 20-дневного перехода через пустыню. Проводник требует в качестве оплаты по одному звену цепи за каждый день и выставляет условие: Али должен рассчитываться с ним в конце каждого дня. Для расчета с проводником купцу придется распилить часть золотых звеньев. Это требует дополнительных расходов, поэтому Али хочет распилить как можно меньше звеньев. К счастью проводник соглашается давать сдачу: например, Али может в первый день расплатиться одним звеном, а во второй отдать проводнику кусок цепи из двух звеньев и получить обратно вчерашнее звено. Какое наименьшее число звеньев должен распилить Али, чтобы выполнить условие проводника?

Первые задачи пошли довольно бодро. Третья уже с трудом.
Но детям понравилось, мне тоже. Я думаю, обязательно еще повторим где-нибудь в конце года.

Помимо геодосок мы еще разбирали классическое понятие вероятности.
В школе вероятность появилась относительно недавно, и как-то она вводится на пальцах. По крайней мере мне так показалось по учебникам Анюты.
А я решила, что мы разберем математически четкое определение.
Ничего такого, недоступного ученику пятого класса там нет.

Вероятность наступления события в некотором испытании равна отношению m к n, где:
n – общее число всех равновозможных, элементарных исходов данного испытания, которые образуют полную группу событий;
m – количество элементарных исходов, благоприятствующих событию .

Нужно просто понять, зачем здесь каждое слово, и почему оно важно. Поэтому мы разбирали разные примеры на то, что такое элементарные исходы, а что нет. Что такое полная группа событий, и рассматривали разные варианты.

А потом я дала самостоятельно решить несколько несложных задач на теорию вероятности. И все прекрасно решили. Единственный момент — я никак не могу понять, почему большинство школьных задач такие унылые. Я пролистала несколько десятков задач. Просто тоска зеленая. Ну, я понимаю про кубики — они очень удобные, что-то аналогичное сложно придумать. Но остальное-то тоже такое унылое — про какие-то бракованные сумки и холодильники, про спортсменов, про бесконечные шарики и так далее. Почему нельзя добавить хоть чуть-чуть креатива, и детям стало бы намного интереснее решать. В любом классе, не только в началке.
Поэтому пришлось мне сочинить несколько задач. У нас были задачки про Тома Сойера, и про Винни-Пуха, и про Хогвартс. Все веселее.

А еще мы поговорили о том, как важно понимать в каждой задаче, что именно является элементарным исходом и сколько их.
В качестве примера мы разобрали вот такую задачку. Вы идете в гости в семью, где четверо детей. Как вы думаете, скорее всего там 1) все дети однополые 2) поровну 3) отношение один к трем. Мы считаем, что вероятность рождения мальчика или девочки одинаковая.

Поскольку в прошлый раз с доказательствами вообще, и доказательством от противного возникли сложности (кстати, вторая старшая группа как-то легче все восприняла, не знаю почему), я решила вернуться к книге Раскиной, о которой я уже писала. И проштудировать с детьми главу «Доказательство от противного». Пошло очень и очень тяжело. Но формальная логика вообще у нас туговато шла. У детей прямо закипали мозги.
А тут нужно четко осознавать, где у нас причина, где следствие, где прямое высказывание, где обратное, где противоположное, где противоположное обратному. В целом мы решали, но коллективно — с моими песнями и плясками. И явно у них не уложилось. То, что прямое высказывание не равносильно обратному вроде бы все поняли уже давно, и не ошибаются. Но то, что прямое высказывание равносильно противоположному обратного по-моему так и не уложилось. Я думаю, что мы потихоньку будем небольшие упражнения на это делать.
Среди задачек мы решали довольно сложные. Например, такую.
«В клетках шахматной доски как-то расставлены все натуральные числа от 1 до 64. Докажите, что найдутся две соседние по стороне или по вершине клетки, числа в которых отличаются не меньше чем на 9.»
Здесь же поговорили о бесконечности простых чисел. Нашелся даже котик, который знал, как это доказывается.
Но ушло некоторое время на осознание того, что здесь причина, что следствие. И причем здесь доказательство от противного.
У меня был еще материал, но мне нужно было срочно разгрузить детей, и мы тоже порисовали змеек. И дети сами сообразили, почему нечетные змейки возвращаются.

Со старшими мы еще занялись принципом Дирихле. Это знаменитое утверждение о том, что если в N клетках сидят N+1 кроликов, то в какой-то клетке сидит не меньше двух кроликов.
Проблема оказалась в том, что дети совершенно не видят, что тут можно доказывать. Очевидно же — и все их доказательства сводились к формулировке задачи другими словами. И вообще похоже, что идея доказательств для них пока не очень понятна. А уж идея доказательства от противного тем более. Так что придется нам вернутся к логике и доказательствам вообще, и доказательству от противного — в частности.
Хотя задачки на принцип Дирихле мы все равно поразбирали, хоть и было нелегко — не в смысле понять задачки, а в смысле выстроить доказательство.

Со старшими я начала введение в теорию вероятности. Мне кажется, это хорошая тема, в которой много чего интересного, и в пятом классе она уже вполне посильна.
Начали с базовых понятий — достоверных, случайных и невозможных событий. Искали разные примеры, определяли, какие события какие.
И рассмотрели, какие случаи будем рассматривать — что события действительно случайные, никто сознательно не жульничает и не подыгрывает определенным исходам.
А дальше поговорили про равновероятное события. И ставили эксперимент с небольшим количеством испытаний — смотрели, что количество разных исходов бросков кубика, скажем, если бросков 20-30, могут отличаться в три-четыре раза.
А если испытаний уже около 200, то такого разброса уже нет.
Дальше мы поговорили про ситуацию, когда два близнеца хотят купить в автомате одинаковые жвачки. А в автомате два сорта жвачек. Сколько жетонов им нужно бросить, чтобы событие «одинаковые жвачки» стало достоверным.
Ну, и дальше решали задачи про «В худшем случае».

С третьим-четвертым классом про тервер мы пока не говорили, зато поговорили про шоколадки.

И в обоих случаях были шоколадки для близнецов, но из Хмелинского, где можно делить по диагонали клеточки. И местами они, ох, какие трудные. У меня было две странички. Одну страничку целиком решил только самый геройский герой. Остальные максимум пару заданий.

Настолка у нас была самодельная — разрезанные на половинки снежинки, с которыми мы играли как в мемори.

У дошкольников дальше была беготня, навеянная совершенно неновогодней погодой. Дети были снеговиками, подушечки (в некоторых группах стульчики) — это холодильники, куда наши веселые снеговики должны были прятаться при разных условиях.

С шестилетками еще мы пытались поговорить про месяцы. Пошло очень туго. Месяцев не знал почти никто, разве что отдельные личности, и то с трудом. Но как-то совместными усилиями вспомнили. Почти никто не знал дату рождения.

Дальше мы занялись измерялками с помощью моих любимых соединяющихся кубиков. Сначала мерили все вокруг. А потом уже у каждого было задание — померить елочки на раздатке.

И в конце делали открытку с сайта Крокотак. Открытка очень простая. Нужно было отмерить с одной стороны 7 кубиков, с другой стороны два, соединить волнистой линией и вырезать. Дальше сложить и наклеить треугольников-елочек и квадратиков-подарков. Тут обнаружилось внезапно, что есть дети, даже шестилетки, которые не умеют резать ножницами. 😦

С 1-4 классом мы тоже говорили про календарь, но уже более продуктивно и делали календарь-додекаэдр, те, кто быстро справился, получал по этому календарю задание. Опять же выяснилось, что 1-2, а то и некоторые третьеклашки не очень-то в календаре ориентируются, не могут определить, когда какой день недели, некоторые не знали, сколько дней в месяце, там что мы поучились считать по косточкам.

Зато со старшими, которых я вообще не балую поделками, мы делали довольно несложный объемный календарь с крокотака — из шести объемных открыток, по два месяца на каждой. Но перед каждой открыткой решали задачки про календарь, которые я насобирала с разных мест.
Например, такая:
На столе стоит «вечный календарь» — из двух кубиков с цифрами, и набором наклеек из месяцев.
Видны цифры на одном кубике — 2, 1, на другом — 5, 3, 4. Вопрос — какие цифры на скрытых гранях кубиков, чтобы с помощью переворотов и перестановок кубиков можно было бы получить любое число месяца?
Или такая:
В каком месяце может быть воскресений больше, чем любых других дней недели?
Или довольно известная (но дети ее почему-то не знали) Петя утверждает, что позавчера ему было 10 лет, а в будущем году 13-ть. Как такое может быть?
Еще была данетка (Спасибо Оле Оводовой) и фокус из Гарднера.

Что-то у меня не доходили руки написать, чем мы занимались в декабре. Исправляюсь.

В тот раз я опробовала новую игру, которую совершенно случайно прикупила в Игроведе. Это «Миссия орехи» https://www.igroved.ru/games/couadsous/
Очень симпатичная игра на память, и, главное, дешевая — в Игроведе всего 290. Небольшая, можно просто в карман положить. С дошкольниками мы играли двумя командами — с полем два на два, и я еще дорисовала орехов и белок, чтобы на две команды хватило. Хотела еще одну игру сразу купить, но в Игроведе не было, а потом я и так обошлась.
Надо сказать, что в полном варианте и старшим не очень-то легко в нее играть. Столько всего надо помнить.

С пятилетками играли в снежинки.

А с шестилетками мы побегали по-другому. Беготня с переключением — овощи, бежим в одну сторону, фрукты, в другую, ягоды — садимся на подушечки.

Дальше мы играли в прекрасную игру с кубиками, которую я нашла у себя в копилке.

Таблица 5 на 5. В каждой ячейке изображены точки от одной до шести (в разнобой, точки изображены по-разному, не как в домино). Кидают кубик, игрок, который кинул кубик, кладет сокровище на соответствующую ячейку. Цель: выставить в ряд три своих сокровища. Ходят по очереди. Прекрасная игра — и стратегия, и счет.

Потом еще походили в мяу-гав-хрю.

С шестилетками еще побегали по анаграммам. Я развесила на стены разные слова, а давала в руки анаграммы. Нужно было найти, к какому слову анаграмма. Были совсем простые, вроде кот-ток, фара-арфа, лето-тело и так далее.

И, наконец, дошли до пентамино.
Дошкольникам, конечно, не так, чтобы очень легко в пентамино ориентироваться, поэтому мы начали с того, что я выкладывала фигурки из двух пентамино, и просила детей найти именно эти две фигурки. Далеко не все видят, какая фигурка какая.

Дальше я давала такое задание. На листочке были обведены две пентаминошки. И рядом фигура сложена из этих двух пентаминошек. Нужно найти эти две пентаминошки, а потом из них сложить третью.

Многим и это было сложно. И только тем, кто легко делал вот это простое задание, я давала складывать сначала из двух, но неизвестно каких, потом из трех, и потом из четырех.

Со школьниками мы уже пытались сами искать все пентаминошки — с помощью моих любимых соединяющихся кубиков. С 1-2 классом просто складывали и зарисовывали, а с третьеклашками и старше уже обсуждали, как проверить, что мы все пентаминошки получили, и нет других.
Смотрели, какие симметричные, сколько получится с учетом зеркальных и без учета.
Дальше играли в игры на двоих, где нужно выкладывать по очереди пентаминошки на поле 8 на 8.
Ну, и рисовали свои задания, менялись и пытались сложить.
Старшим я пыталась дать совсем сложные задания — где нужно складывать из всех пентаминошек, но это как-то не пошло.

Со старшими еще мы сегодня закончили тему про поезда.
Сначала было три любопытные задачки, две из Гамова и Стерна, третью я взяла из другого источника, переложив про поезда.
1. История мистера Джонсона. «Долгие годы я водил поезда на одной и той же дистанции. Каждый вечер я прибывал в свой родной город точно по расписанию в одно и то же время и передавал поезд другому машинисту, которому предстояло вести его дальше. Поскольку расписание выдерживалось точно, моя жена точно знала, когда я прибываю в город и подъезжала на автомобиле к вокзалу, чтобы отвезти меня домой. Каждый вечер она подъезжала к вокзалу в ту самую минуту, когда мой поезд останавливался , и забирала меня. Однажды расписание сбилось, и я приьыл на час раньше. И только вдруг я понял, что моя жена заедет за мной только через час. Помню также, что мой сменщик-машинист сломал свои часы, и я одолжил ему мои.
Я решил пойти домой пешком. Так я и шел, пока не встретил по дороге жену, ехавшую, чтобы подобрать меня после рейса и доставить домой. Оказалось, что жена доставила меня домой на 20 минут раньше обычного. Часов у меня не было, но пешком я шел довольно долго. Как долго я шел пешком? »
2. Всякий, кому случалось путешествовать по Европе, отлично знает, что пассажиры в британских поездах имеют обыкновение держать окна в купе открытыми, чтобы дышать свежим воздухом. Разумеется, вместе со свежим воздухом в купе попадает изрядное количество дыма, изрыгаемого локомотивом, в котором по британскому обычаю в качестве топлива используется уголь.
Однажды клубы дыма через открытое окно попали в купе, в котором чинно сидели трое благовоспитанных жителей туманного Альбиона — леди и два джентльмена. В результате этого незначительного происшествия лица всех трех пассажиров оказались испачканными сажей и являли забавный контраст с их безупречными костюмами и снобистскими манерами. Леди (ее звали мисс Аткинсон) оторвала глаза от книги, которую читала, и, несмотря на все свое великолепное воспитание, не смогла удержаться от смеха при виде открывшегося ей нелепого зрелища. Но ее спутники, джентльмены, также рассмеялись.
При этом (возможно, в силу свойств истинно британского характера) каждый из трех пассажиров полагал, что его (или ее) лицо не испачкано и что двое пассажиров смеются, глядя, как выпачканы сажей их лица (правила хорошего тона запрещали каждому открыто уставиться на предметы своего интереса, поэтому угадать, над кем смеется каждый из пассажиров, было решительно невозможно).
Так продолжалось несколько минут. Затем мисс Аткинсон, получившая более основательное образование, чем ее спутники, и работавшая учительницей в школе, поняла, что сажей испачканы не только лица ее спутников, но и ее, по-видимому, собственное лицо. Она достала носовой платок и тщательно вытерла свое лицо. При взгляде на носовой платок мисс Аткинсон убедилась, что ее предположение было правильным. Как она пришла к заключению, что ее лицо испачкано сажей?

3. Два поезда соревнуются, кто быстрее пройдет дистанцию от Москвы до Твери. Один поезд едет туда и обратно с одинаковой скоростью. Второй туда идет в два раза быстрее, чем первый, а обратно в два раза медленней. Кто раньше придет?

Ну, и еще было несколько задачек про разъезды. Вполне себе бодренько решались.

Я очень люблю красивые задачки. А мои теперешние старшие, особенно покровская группа очень любят задачки разыгрывать.
И вот сегодня мы решали и разбирали три такие красивые задачки из книжки Гамова и Стерна «Занимательная математика». Тем, кто еще не читал эту книжку, и любит красивые задачки, я просто завидую — вам предстоит столько всего интересного.

http://www.alleng.ru/d/math/math114.htm

Вот три интересные задачки. (На самом деле они очень известные, но от этого не становятся менее красивыми)
1. Мистер Ульям Джонсон, машинист, вышел на пенсию. По ночам ему не спалось, и он стал выходить к поездам и смотреть, как они проходят мимо. Через некоторое время он заметил, что поезда, идущие на восток, встречаются гораздо чаще, чем поезда, идущие на запад.
При этом Уильям Джонсон точно знал, что поездов, идущих на запад ровно столько же, сколько поездов, идущих на восток.
Он решил сначала, что просыпается в одно и то же время, когда поездов на восток больше. И решил устроить статистическое исследование. Он выписал несколько случайных времен в течение суток, и стал приходить каждый день в это время. Он встретил 100 поездов, и из них 75 шли на восток, и только 25 шли на запад.
Он даже позвонил в депо и поинтересовался, не идут ли западные поезда по другой ветке. Его уверили, что поездов одинаковое количество и идут они строго по расписанию.
У него началась бессонница, и он обратился к врачу, который увлекался математикой. И он смог объяснить сложившуюся ситуацию. В чем же было дело?

2. Два поезда выходят одновременно навстречу друг другу со станций А и В, разделяемых расстоянием в 100 миль. Каждый из поездов движется со скоростью 50 миль в час. Вместе с поездами со станции А по направлению к станции В вылетает шмель, который долетает до другого поезда, встречает его, разворачивается и летит обратно. Так он и летает туда и обратно между сближающимися поездами. Когда же те, наконеч встречаются, шмель при виде мчащихся с двух сторон железных чудовищ пугается настолько , что замертво падает на землю. Какое расстояние он успевает пролететь за это время?

3. Во время нацистской оккупации Франции в купе поезда, шедшего из Парижа в Марсель, ехало четверо пассажиров. Компания подобралась пестрая: молодая очень красивая девушка, пожилая почтенная дама, немецкий офицер и француз средних лет неопределенной профессии. Все четверо не были знакомы друг с другом, и в купе поезда, мчавшегося на юг, царило молчание. Когда поезд въехал в туннель, свет в купе погас, и на несколько минут четверо пассажиров оказались в кромешной темноте,
Внезапно раздался звук поцелуя, за которым послышался мощный удар: судя по всему, кто-то из пассажиров основательно «приложил» кого-то из попутчиков. Когда поезд вырвался из туннеля, все четверо пассажиров с невозмутимым видом сидели на своих местах, и только у немецкого офицера под глазом наливался огромный синяк.
— Так ему и надо, — подумала пожилая дама. — А девчонка молодец! Настоящая французская девушка, умеющая постоять за себя и дать отпор этим наглым бошам! Побольше бы таких девушек!
— Странный вкус у этого немецкого офицера, — размышляла молодая француженка. — Вместо того чтобы поцеловать меня, он предпочел поцеловать эту старую грымзу! Непостижимо!
Немецкий офицер, прижимая носовой платок к пострадавшему глазу, над которым назревал огромный синяк, также не мог никак понять, что произошло в темноте.
— По-видимому, этот француз попытался поцеловать девушку, — подумал он, — а та в темноте промахнулась и ударила меня.
Спрашивается, что думал француз и что произошло в действительности?

А в конце мы разбирали и решали очередную головоломку Саймона Тетхэма про поезда.
https://www.chiark.greenend.org.uk/~sgtatham/puzzles/js/tracks.html