Rytierske turné

Historická hĺbka: Jazdcova cesta je matematická postupnosť, pri ktorej jazdec navštívi každé políčko na šachovnici presne raz. Je to strategická výzva a zároveň klasický problém rekreačnej matematiky.

 

Pôvod:

Tento problém nie je ani zďaleka novodobým objavom. Najstaršie známe riešenia pochádzajú z 9. storočia a poskytli ich bagdadskí majstri ako Al-Adli a As-Suli. Okrem toho v indickej literatúre 9. storočia kašmírsky básnik Rudrata demonštroval túto matematickú estetiku vo svojom diele Kavyalankara, kde zložil báseň, ktorá sledovala postupnosť rytierskej cesty.

 

Západná literatúra:

V 13. storočí kastílsky kráľ Alfonz X. vo svojej slávnej knihe Libro de los Juegos (Kniha hier) uviedol zložité manévre založené na pohybe rytiera. Moderný matematický základ problému však položil v roku 1759 Leonhard Euler, ktorého analýza je dnes uznávaná ako jeden zo základných kameňov teórie grafov.

 

Charakteristika:

Uzavretá (opakovaná) prehliadka: Ak jazdec skončí na políčku, ktoré je presne o jeden ťah vzdialené od východiskového políčka, môže okamžite začať cestu znova.

 

Otvorená prehliadka:

Ak jazdec navštívi každé pole, ale skončí na poli, z ktorého sa nemôže dostať do východiskového bodu jedným ťahom.

Problém 8 kráľovien: Dijkstra a zrod štruktúrovaného programovania

Tento problém, ktorý v roku 1848 položil Max Bezzel a ktorý upútal pozornosť takých géniov, ako bol Carl Friedrich Gauss, transformoval v 70. rokoch 20. storočia jeden z otcov modernej informatiky Edsger W. Dijkstra do “programátorského manifestu”.

Spojenie medzi Dijkstrovým systémom a systémom DFS

Vo svojom zásadnom diele, Poznámky k štruktúrovanému programovaniu (1972) Dijkstra použil problém 8 kráľovien na demonštráciu toho, ako možno systematicky vytvárať algoritmus prostredníctvom procesu, ktorý nazval “postupné vylepšovanie”.”

  • DFS a spätné sledovanie: Dijkstra definoval metódu kladenia kráľovnej do radu a zostupu k ďalšiemu (Depth-First Search - DFS) a návratu k predchádzajúcemu kroku, aby sa pokúsil o inú možnosť, keď narazí na slepú uličku (Backtracking), ako najčistejší príklad štruktúrovaného programovania.

Sila spätného sledovania:

Podľa Dijkstru tento prístup predstavuje prvý významný míľnik v zdokonaľovaní procesu “pokus-omyl” do bezchybnej logickej postupnosti, ktorú spol

Problém pšenice a šachovnice: exponenciálny rast

Legenda a pôvod:

Podľa príbehu, keď vynálezca šachu Sissa bin Dahir predstavil hru indickému kráľovi, kráľ sa ho opýtal, akú odmenu by chcel. Sissa vyslovil zdanlivo skromnú požiadavku: “Chcem jedno zrnko pšenice za prvé políčko šachovnice, dve za druhé, štyri za tretie a za každé ďalšie políčko dvojnásobok predchádzajúceho.” Kráľ túto požiadavku spočiatku odmietol, pretože si myslel, že ide len o “hrsť pšenice”; keď však začal počítať, ukázalo sa, že na splnenie tejto požiadavky by nestačila ani pokladnica, ani všetky svetové zásoby pšenice.

Historický záznam: Ibn Challikán (1256)

Prvý známy písomný záznam tohto slávneho príbehu zaznamenal v roku 1256 známy životopisec a historik Ibn Challikán. Ibn Challikán túto udalosť zahrnul do svojho diela nielen ako príbeh, ale aj ako dôkaz toho, ako matematika posúva hranice predstavivosti.

Matematická realita:

Táto požiadavka na 64 políčok na šachovnici je najčistejším príkladom geometrickej progresie (exponenciálneho rastu). Suma na každom políčku sa vypočíta podľa vzorca 2n-1 . Rovnica určujúca celkové množstvo pšenice je nasledovná:

 

S =


63

i=0

2i = 264 - 1

Obrovské číslo, ktoré z tohto výpočtu vyplýva, je:

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

Prečo je to také dôležité?

  • Rozsah rastu: Toto číslo zodpovedá približne 2000-násobku súčasnej celkovej ročnej produkcie pšenice na svete. 

Strategická lekcia: Tento problém je starodávnou lekciou múdrosti, ktorá učí vodcov a stratégov, ako sa malé zmeny (“zdvojenie”) môžu časom zmeniť na nekontrolovateľné sily.