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59. (Marzo 2009) Hipercubo Detector
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Escrito por Pedro Alegría (Universidad del País Vasco)   
Domingo 01 de Marzo de 2009

 HIPERCUBO DETECTOR

Sobre la imagen: Una proyección en 3D de un hipercubo tetradimensional, haciendo una rotación simple sobre un plano que corta la figura desde el frente-izquierda hasta atrás-derecha y de arriba hacia abajo. Creada por Jason Hise con Maya y Macromedia Fireworks.
 
El juego que describiremos en esta ocasión, como la mayoría de juegos matemáticos, es interesante por un doble motivo: tiene la componente de sorpresa intrínseca a un juego de adivinación y su fundamento está basado en alguna propiedad matemática interesante. En este caso, dicha propiedad será la representación geométrica del hipercubo.

Su creador es el matemático Jeremiah Farrell, editor y colaborador habitual de la publicación Word Ways para entusiastas de los juegos de palabras y linguística recreativa.

El juego está publicado en el libro Puzzlers' Tribute: A Feast for the Mind, una compilación de David Wolfe y Tom Rodgers (A K Peters, 2002) de artículos en homenaje a Martin Gardner.

Vamos con el juego:

Imprime en una cartulina la figura adjunta:

Image

Muestra dicha cartulina a un espectador y explícale que, representa la imagen bidimensional de un hipercubo en el espacio euclídeo de dimensión cuatro.
Aunque no entienda nada de la parrafada anterior, indícale que, con ella, puedes detectar cuándo una persona miente o dice la verdad pues te permitirá viajar a la cuarta dimensión y volver con la respuesta correcta.
 
Ofrécele una demostración de lo explicado: pídele que elija una letra de la palabra PARECIDO y que decida, a lo largo del experimento, si quiere decir siempre la verdad o si quiere mentir siempre. Debe mantener en secreto ambas cosas pues tú lo adivinarás al final. Pídele que responda a las siguientes cuestiones (de acuerdo con la personalidad elegida, mentiroso o veraz).
 
  • Pregunta roja: ¿La letra elegida está contenida en la palabra PERA?
  • Pregunta azul: ¿La letra elegida está contenida en la palabra PICA?
  • Pregunta amarilla: ¿La letra elegida está contenida en la palabra ARCO?
  • Pregunta verde: ¿La letra elegida está contenida en la palabra PIRO?

Con las respuestas dadas, de un rápido vistazo a la cartulina puedes saber inmediatamente no sólo si el espectador ha dicho la verdad o ha mentido sino también la letra elegida.

SOLUCIÓN.

Observarás que las preguntas se han etiquetado con distintos colores, los cuales corresponden a los colores del cuadro que deberás seguir. El método para descubrir la letra elegida es el siguiente:

Colócate en la letra D inferior derecha. Si la respuesta a la pregunta roja es SÍ, sigue la línea roja hasta el siguiente vértice. Habrás llegado a la letra E situada a la izquierda de la letra D.
Si la respuesta es NO, no realices ningún movimiento.
Realiza las mismas operaciones con el resto de preguntas: por cada respuesta afirmativa, trasládate desde la última posición alcanzada hasta la siguiente letra siguiende una arista del color correspondiente a la pregunta. Al final del recorrido, habrás llegado a la letra pensada por el espectador. Si dicha letra es roja, el espectador ha mentido; si es negra, ha dicho la verdad.

Observa también que es indiferente el orden en que se realicen las preguntas: siempre se llega al mismo punto.

EJEMPLO.
Supongamos que el espectador decide mentir y elige la letra A. Sólo contestará SÍ a la pregunta verde. Al recorrer la arista verde, se llega a la letra A roja, como era de esperar.
Si hubiera elegido decir la verdad, habría contestado afirmativamente a las preguntas roja, azul y amarilla. El recorrido por estas tres aristas nos lleva a la letra A azul. EXPLICACIÓN.
Se observa que el hipercubo de la figura tiene 16 vértices, los cuales están unidos por 8 aristas de color rojo (primera dimensión), 8 aristas de color azul (segunda dimensión), 8 aristas de color amarillo (tercera dimensión) y 8 aristas de color verde (cuarta dimensión).
De este modo, en cada vértice confluyen 4 aristas, una de cada color. Si se etiquetan los vértices con las letras adecuadas, se consigue que todos los recorridos que pueden hacerse según las respuestas a las preguntas posibles tengan como punto final la letra adecuada.

Observación final.

Se puede hacer una adaptación del juego utilizando cartas, o números. Por ejemplo, la figura
 
Image
 
es una representación esquemática del hipercubo y permite adivinar un número del uno al ocho, bajo las mismas condiciones del juego original. Las preguntas que debes hacer, en este caso, son las siguientes:
  • Pregunta roja: ¿El número pensado es alguno de éstos: 1 - 2 - 3 - 4?
  • Pregunta azul: ¿El número pensado es alguno de éstos: 1 - 2 - 5 - 6?
  • Pregunta amarilla: ¿El número pensado es alguno de éstos: 1 - 3 - 5 - 7?
  • Pregunta verde: ¿El número pensado es alguno de éstos: 2 - 3 - 6 - 7?

En esta versión, en lugar de recorrer las aristas, el recorrido consistirá en atravesar las líneas del color correspondiente a las preguntas contestadas afirmativamente, siempre empezando por la carta del extremo inferior derecho. Para ello, hay que imaginar que la figura está unida por las aristas laterales, superior con inferior y derecha con izquierda. Si el recorrido acaba en una carta roja, el espectador ha estado mintiendo; si acaba en una carta negra, ha estado diciendo la verdad.

 

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