Rytířská prohlídka

Historická hloubka: Jezdcova cesta je matematická posloupnost, při níž jezdec navštíví každé políčko na šachovnici přesně jednou. Jedná se o strategickou výzvu a zároveň o klasický problém rekreační matematiky.

 

Původ:

Tento problém není zdaleka novodobým objevem. Nejstarší známá řešení pocházejí z 9. století a předložili je bagdádští mistři jako Al-Adli a As-Suli. V indické literatuře 9. století navíc kašmírský básník Rudrata demonstroval tuto matematickou estetiku ve svém díle Kavyalankara, kde složil báseň, která sledovala posloupnost rytířského turné.

 

Západní literatura:

Ve 13. století představil kastilský král Alfons X. ve své slavné knize Libro de los Juegos (Kniha her) složité manévry založené na pohybu rytíře. Moderní matematické základy tohoto problému však položil v roce 1759 Leonhard Euler, jehož analýza je dnes uznávána jako jeden ze základních kamenů teorie grafů.

 

Charakteristika:

Uzavřená (opakovaná) prohlídka: Pokud jezdec skončí na poli, které je přesně o jeden tah vzdáleno od výchozího pole, může okamžitě začít obchůzku znovu.

 

Otevřená prohlídka:

Pokud jezdec navštíví všechna pole, ale skončí na poli, ze kterého se nemůže dostat do výchozího bodu jedním tahem.

Problém 8 královen: Dijkstra a zrod strukturovaného programování

Tento problém, který v roce 1848 položil Max Bezzel a přitáhl pozornost géniů, jako byl Carl Friedrich Gauss, byl v 70. letech 20. století jedním z otců moderní informatiky Edsgerem W. Dijkstrou přetvořen v “programátorský manifest”.

Spojitost mezi Dijkstrou a DFS

Ve svém zásadním díle, Poznámky ke strukturovanému programování (1972) Dijkstra použil problém 8 královen, aby ukázal, jak lze systematicky vytvářet algoritmus pomocí procesu, který nazval “postupné zpřesňování”.”

  • DFS a zpětné sledování: Dijkstra definoval metodu kladení královny do řady a sestupování k další (Depth-First Search - DFS) a návrat k předchozímu kroku, aby se pokusil o jinou možnost, když narazí na slepou uličku (Backtracking), jako nejčistší příklad strukturovaného programování.

Síla zpětného sledování:

Podle Dijkstry tento přístup představuje první významný milník ve zdokonalování procesu “pokus-omyl” do bezchybné logické posloupnosti, kterou může spoluautor

Problém pšenice a šachovnice: exponenciální růst

Legenda a původ:

Podle příběhu, když vynálezce šachů Sissa bin Dahir představil hru indickému králi, zeptal se ho král, jakou odměnu by chtěl. Sissa vyslovil zdánlivě skromnou prosbu: “Chci jedno zrnko pšenice za první políčko šachovnice, dvě za druhé, čtyři za třetí a za každé další políčko dvojnásobek toho předchozího.” Sissi si přál, aby se mu dostalo odměny. Král tento požadavek zpočátku odmítl v domnění, že jde jen o “hrst pšenice”; když však začal počítat, ukázalo se, že na splnění tohoto požadavku by nestačila ani státní pokladna, ani veškeré světové zásoby pšenice.

Historický záznam: Ibn Challikán (1256)

První známý písemný záznam tohoto slavného příběhu pochází z roku 1256 od známého životopisce a historika Ibn Challikána. Ibn Challikán tuto událost zahrnul do svého díla nejen jako příběh, ale jako důkaz toho, jak matematika posouvá hranice představivosti.

Matematická realita:

Tento požadavek na 64 polí na šachovnici je nejčistším příkladem geometrické progrese (exponenciálního růstu). Částka na každém políčku se vypočítá podle vzorce 2n-1 . Rovnice pro stanovení celkového množství pšenice je následující:

 

S =


63

i=0

2i = 264 - 1

Obrovské číslo, které z tohoto výpočtu vyplývá, je:

18,446,744,073,709,551,615

Proč je to tak důležité?

  • Rozsah růstu: Toto číslo odpovídá přibližně 2 000násobku současné celkové roční produkce pšenice na světě. 

Strategická lekce: Tento problém je prastarou lekcí moudrosti, která učí vůdce a stratégy, jak se malé změny (“zdvojení”) mohou časem proměnit v nekontrolovatelné síly.