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¿Cuántas piezas enteras se pueden sacar de esta manera? (Problema de la barra de chocolate infinita)

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La animación anterior da a entender que podemos comer una cantidad infinita de chocolate de la misma barra de chocolate, pero es engañosa: después de cada montaje de la barra de chocolate, la altura de la barra de chocolate en realidad disminuye ligeramente.

Supongamos que sigues cortando, sacando una pieza entera mientras vuelves a montar las piezas restantes en una barra rectangular sólida sin agujeros. ¿Cuántas piezas enteras se pueden sacar de esta manera?

Que el número de piezas enteras retiradas de la barra -de las diez piezas etiquetadas del 1 al 10 de abajo- sea $n$ y que el número escrito en la última pieza retirada sea $x.$

¿Qué es? $nx?$ enter image description here

Detalles y supuestos:

- Al principio, el corte inclinado pasa por la esquina inferior derecha de la pieza 9, de modo que todas las piezas por debajo de ella se mantienen igual cada vez que se vuelven a montar las piezas cortadas.

- Cada montaje se realiza con 3 piezas cortadas (de 4), como en la animación, a lo largo y por encima de la línea roja de puntos. Recuerde que siempre se consume 1 pieza etiquetada después de cada reensamblaje.

- Si después de sacar una pieza entera, las piezas restantes no pueden volver a ensamblarse en una barra sólida sin agujeros, esa pieza no cuenta.

13voto

John Wayland Bales Puntos 36

Tras el corte inicial, hice una captura de pantalla y la imprimí. Luego recorté y volví a montar las piezas. Esto permite ver de dónde salió la pieza extra.

Infinite chocolate bar

7voto

Michael Mendrin Puntos 389

La secuencia de piezas enteras que se pueden cortar de esto es $1,2,3,6,4,7,5,8$ y seguir dejando un rectángulo sólido.

Si las dimensiones de una de las piezas de chocolate son $1$ de ancho por $\dfrac{3}{2}$ alto, entonces la pendiente del corte en negro tiene que ser $\dfrac{3}{5}$ . enter image description here Observe que la esquina $b$ de una de las piezas se va a mover a la esquina $a$ , mientras que la parte superior de esa pieza debe caer por $\dfrac{3}{2}+\dfrac{3}{10}=\dfrac{9}{5}$ para bajar la altura de la barra reensamblada en $\dfrac{3}{10}$ lo que resulta en un déficit de área de $\dfrac{3}{2}$ , el área de una pieza. Esta es la razón por la que la pendiente debe ser $\dfrac{3}{5}$ . Ver las siguientes figuras, cada vez que la altura de la barra reensamblada cae por $\dfrac{3}{10}$ . Ninguna de las piezas enteras y las piezas parciales del principio se dividen a su vez en cortes posteriores, sólo se reorganizan. Las piezas parciales se giran cíclicamente por $2$ con cada remontaje.

enter image description hereenter image description hereenter image description hereenter image description hereenter image description hereenter image description hereenter image description hereenter image description hereenter image description here

6voto

X X Puntos 243

Podemos ver cuántas veces podemos recortar una pieza observando cuánto acorta la altura cada reordenación. Etiquetaremos la cantidad que sube la línea diagonal (por cuadrado) como se muestra en la primera imagen. enter image description here Como podemos ver en la segunda imagen, para que el reordenamiento resultante forme un rectángulo debemos tener $1+2-x+3-2x=1+x+3+x \implies x=\frac 25$ . También podemos ver que la sección de la parte superior del borde derecho cambia de $2-x$ a $1+x$ , una pérdida de $\frac 15$ cada reordenación. Comenzamos con una altura disponible (en la sección superior del borde derecho) de $\frac 85$ y perdemos $\frac 15$ cada reordenamiento, por lo que podemos reordenar $8$ tiempos. La tercera imagen es un gráfico de lo que ocurre con cada pieza en cada reordenación. Por lo tanto, sólo tenemos que contar hacia atrás alrededor del gráfico 8 pasos (empezando por la primera pieza) para averiguar qué pieza es la última eliminada. Las piezas se eliminan en este orden: $1,2,3,6,4,7,5,8$ por lo que tenemos el cuadrado $8$ eliminado después de $8$ pasos dando una respuesta de $\boxed{64}$

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