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jueves, 16 de enero de 2020

Matemagia (II)

Vamos a mostrar dos propuestas mágicas basados en los números primos.
  • PROPUESTA I: En una mesa coloca en círculo y boca abajo, 13 cartas. Elige una de ellas y la vuelves a poner boca abajo. A partir de esa carta y en el sentido de las agujas del reloj cuenta hasta llegar a la carta 8 y la volteas. A partir de esa carta repite el proceso volteando las cartas, sucesivamente, hasta que falte una que será la que has elegido. No importa al contar que estén del anverso o del reverso.

¡Los dos números han de ser primos entre sí: mcd(13,8)=1!

EXPLICACIÓN:
Sea n es el número de cartas en círculo y p el número pensado para contar con la condición de que mcd(n,p)=1. Podemos suponer, sin pérdida de generalidad, que la  carta elegida está en posición 0.  A partir de la siguiente, contamos p cartas y se voltea. A partir de ella se cuentan otras p cartas (hemos contado ya 2p) y se voltea. Así sucesivamente 3p, 4p,...Sólo cuando contemos n veces, np será múltiplo de n y sólo quedará sin voltear la carta buscada.
Vamos a simplificarlo a 5 cartas {A,B,C,D,E} colocadas alfabéticamente en el sentido de la agujas del reloj, como se muestra en la figura. Si eliges la carta C (en naranja) y cuentas cada vez 3, se observa que la primera carta en voltear es la A (pasa de gris a blanco).  Y así sucesivamente se volteando las cartas D, B, E. Finalmente queda sin descubrir la carta C.
Al hacer un recuento en círculo es un problema de congruencia módulo 5:
3 mod 5=3 (A), 6 mod 5=1 (D), 9 mod 5=4 (B), 12 mod 5=2 (D), 15 mod 5=0 (C)

  • PROPUESTA II: Tomamos un número de tres cifras diferentes abc. A partir de él formamos el número de seis dígitos abcabc. Si se divide por 13, el resultado entero es divisible por 11 y al dividir el resultado por 7 se obtiene el número inicial. Sea el número 739739, al dividir por 13 se obtiene 56903. Al dividir ahora por 11 se obtiene 5173. Si finalmente se divide por 7 se obtiene 739.
¡Con números de esa forma ocurre siempre!

EXPLICACIÓN:
  • Un número es divisible por 13 cuando la suma de los productos de las unidades, decenas, centenas... de dicho número por los dígitos de la lista {1,-3,-4.-1,3,4} respectivamente es  0 ó múltiplo de 13. No es el único criterio de divisibilidad.
El número 53927 no es divisible y no se utilizan todos los dígitos de la lista: 7·1+2·(3)+9·(4)+3·(1)+5·3=23 El número 1604928 si es divisible y se utiliza un dígito dos veces: 8·1+2·(3)+9·(4)+4·(1)+0·3+6·4+1·1=13 El número abcabc es divisible por 13 independientemente de los valores a, b y c: 1·c+(3)·b+(4)·a+(1)·c+3·b+4·a=0
  • Un número es divisible por 11 si la diferencia entre la suma de las cifras impares y la suma de las cifras pares es 0 ó un múltiplo de 11. Se puede iniciar por la derecha o por la izquierda.
El número 57238 no es divisible y el número 945076 si es divisible: (5+2+8)(7+3)=5(9+5+7)(4+0+6)=11 El número abcabc es divisible por 11 independientemente de los valoresa,b y c: (a+c+b)(b+a+c)=0
  • Un número es divisible por 7 cuando la suma de los productos de las unidades, decenas, centenas... de dicho número por los dígitos de la lista {1,3,2.-1,-3,-2} respectivamente es 0 ó múltiplo de 7. No es el único criterio de divisibilidad.
El número 3427 no es divisible y no se utilizan todos los dígitos de la lista:7·1+2·3+4·2+3·(1)=18El número 864192 si es divisible y utiliza todos los dígitos:
2·1+9·3+1·2+4·(1)+6·(3)+8·(2)=7El número abcabc es divisible por 7 independientemente de los valores a, b y c: 1·c+3·b+2·a+(1)·c+(3)·b+(2)·a=0
  • Veamos que al dividir el número abcabc por 7·11·13=1001 se obtiene el número abc:
abc·1001=(100a+10b+c)·1001=100100a+10010b+1001c =100000a+10000b+1000c+100a+10b+c=abcabc