Попробуйте 111. Это 1 × (–2)2 + 1 × (–2)1 + 1 × (–2)0 = 4 + (–2) + 1 = 3. Теперь замените единицу на ноль в первой справа позиции: 110 = 4 + (–2) + 0 = 2. Итак, вот что мы должны написать в минус двоичной системе для того, чтобы получилась двойка, – 110.
И мы только что выяснили, что тройка в минус двоичной системе – 111.
С четверкой все просто. Третья позиция – это 4, как и в обычной двоичной системе. Четыре записывается как 100.
Если вы поставите единицу в крайней справа позиции, то получится пятерка в минус двоичной системе, или 101.
Для того чтобы получилось шесть, не стоит ставить 1 во второй или четвертой позициях справа, так это дает негативные числа (соответственно –2 и –8). Вам нужно перепрыгнуть на пятую позицию, единица в которой обозначает +16. Таким образом, 10 000 – это 16. Это слишком много, но 11 000 – это 16 + (–8) = 8. Отнимите от этого числа двойку – для этого нужно поставить 1 во второй справа позиции (11 010), и вы запишете шестерку в минус двоичной системе.
Семерка получается, если добавить 1 в крайней правой позиции (11 011).
Мы уже раньше узнали, что 11 000 – это восемь.
Добавьте единицу в первой справа позиции – получите девять (11 001).
С десяткой придется повозиться. Начните с восьмерки (11 000). Добавьте к этому числу четыре, поставив 1 в третьей позиции (11 100). Теперь вычтите два, поставив 1 во второй позиции (11 110). Это и есть десять.
Итак, первые десять чисел в позиционной системе счисления с основанием минус 2 – это: 1, 110, 111, 100, 101, 11 010, 11 011, 11 000, 11 001 и 11 110.
? У вас два сосуда и 100 шариков…
На первый взгляд кажется, что изменить вероятность в ту или иную сторону невозможно. Количество красных и синих шариков абсолютно одинаково. Вам нужно все их использовать – нельзя «потерять» несколько синих шариков. Шарики достают абсолютно случайным образом. Разве шансы достать красный шарик не должны быть 50 на 50?
Так и будет, если вы положите 25 шариков каждого цвета в оба сосуда. Более того, вероятность будет 50 на 50, когда в каждом из сосудов по пятьдесят шариков независимо от того, в какой пропорции в каждом из них перемешаны цвета. Положите все красные шарики в сосуд А, а все синие – в сосуд В. И в том случае вероятность вытащить красный шарик в точности 50 %, потому что такова вероятность выбора сосуда А (а любой случайно выбранный из него шарик, как мы знаем, окажется красным).
Вот что может подсказать ответ на задачу. Вам не нужно класть все 50 красных шариков в сосуд А. Достаточно положить туда всего один красный шарик: ведь и в этом случае вероятность того, что будет выбран сосуд А, остается 50 процентов. Тогда и в этом случае из него случайным образом будет «выбран» только красный шарик – учитывая, что выбирать-то там нечего.
Таким образом, уже только за счет сосуда А вероятность выбора красного шарика составит 50 процентов. Но у вас еще осталось 49 красных шариков, которые вы должны положить в сосуд вместе с 50 синими. В этом случае, если будет выбран сосуд В, шансы выбрать красный шарик из этого сосуда также будут почти 50 на 50 (в действительности эта вероятность равна 49 из 99). Таким образом, вероятность выбора красного шарика в целом (когда шарик случайным образом берется из одного из двух сосудов) будет чуть меньше 75 процентов (50 % + 1/2 от 49/99, а если сосчитать точно – 74,74 %).
Вот такой трюк используется при определении избирательных округов.
? У вас есть два ведра емкостью 3 литра и 5 литров и неограниченный запас воды. Как можно отмерить точно 4 литра воды?
Давайте подумаем о том, какое количество воды вы можете отмерить. Опустите 3-литровое ведро в колодец с неисчерпаемым запасом воды и вытащите его с водой: вот вам 3 литра воды. Проделайте то же самое с другим ведром – вот и еще 5 литров.
Для того чтобы отмерить любое другое количество, вам нужно разрешить неопределенность в формулировке условия задачи. Какие действия разрешается совершать, чтобы «точно отмерять нужное количество воды?»
Если бы у вас был «не глаз, а алмаз», вы могли бы на глазок отлить точно 1 литр воды из 5-литрового ведра. Это и было бы решением задачи. Очевидно, так вы поступить не можете – иначе вам бы не задавали эту задачу.
Конечно, вы можете добавлять воду. Если бы вам удалось каким-то образом налить по 2 литра воды в 3-литровое ведро и в 5-литровое, то, перелив содержимое 3-литрового ведра в 5-литровое, вы бы получили ровно 4 литра воды.
Но, похоже, что эта операция ничего вам не дает. Вам даже никак не получить 3 + 3 = 6 литров воды, потому что в 5-литровом ведре 6 литров воды не поместится. Вы можете подумать о том, чтобы переливать отмеренное количество воды в ванну, пустой плавательный бассейн, пересохшее озеро – да куда угодно. Интервьюер не разрешит вам делать это. Вы можете представить, что находитесь на планете, которая вся покрыта океаном, и ваши два ведра – это единственные сосуды в этом мире.
Раз уж сложение не помогает решить эту задачу, вы можете попробовать использовать чуть более сложное действие, а именно вычитание. Налейте 5 литров воды в большее ведро, а затем аккуратно переливайте воду в 3-литровое ведро, пока оно не заполнится. А теперь стоп! Если вы ничего не пролили, то теперь у вас в 5-литровом ведре ровно 2 литра воды.
Если вы их оставите в 5-литровом ведре, то никогда не решите эту задачу. Единственный способ продвинуться в ее решении – опорожнить 3-литровое ведро и перелить два литра из 5-литрового ведра в 3-литровое.
Теперь вам нужно наполнить до краев 5-литровое ведро, а затем аккуратно отливать из него воду в 3-литровое ведро, пока оно не заполнится до краев. Таким способом вы отольете из 5-литрового ведра 1 литр воды, а это значит, что в нем останется 4 литра воды.
Альтернативное решение (для него потребуется переливать воду на один раз больше) – это наполнить 3-литровое ведро водой и перелить из него воду в 5-литровое ведро. Потом проделать это еще один раз и снова перелить воду в 5-литровое ведро, пока оно не заполнится до краев (тогда в 3-литровом ведре останется 1 литр воды). Теперь вылейте воду из 5-литрового ведра. Перелейте 1 литр воды в пустое 5-литровое ведро. Снова наполните 3-литровое ведро и перелейте из него воду в 5-литровое ведро, после чего в нем окажется 4 литра воды.
У.У. Раус Болл упоминает эту головоломку в своем сборнике «Математические досуги и эссе», 1892 год (Mathematical Recreations and Essays), популярном в викторианскую эпоху. Болл считал, что эту головоломку придумали в Средние века.
Хотя Льюис Терман использовал более простую версию этой задачи в своем первом тесте IQ (см. главу 2), он сообщал, что две трети «обычных взрослых людей» не успевали решить эту задачу за отведенные на это пять минут. «Если читателю покажется, что для решения этой задачи от него требуется слишком много изобретательности, – писал Терман, – стоит напомнить читателю, что в истории человечества важные изобретения не рождались неожиданно, подобно Минерве[12], но делались постепенно, шаг за шагом».
