Piłowanie czekolady

Aby zapewnić rocznemu bobasowi (i sobie) dobrą zabawę, wystarczy dać mu czekoladę i święty spokój. Po kilkunastu minutach mamy widowisko – uradowane, brązowe dziecko i przerażoną jego wyglądem mamę.

Od paru dni czuję się jak brzdąc umorusany czekoladą – zgłębiam temat „łamanie czekolady, a łamanie głowy”. Podążam tropem wskazanym w komentarzu przez Michała, który wspomniał o książce Iana Stewarta Histerie matematyczne. Recenzowałem ją, ale prawie trzy lata temu – no i wyleciało mi z głowy, że jeden z rozdziałów dotyczył gier „czekoladowych”. Co gorsza nie mam jej pod ręką. Na szczęście jest to zbiór artykułów zamieszczanych wcześniej w Scientific American, a więc także w Świecie Nauki, polskiej edycji amerykańskiego miesięcznika – a te mam na CD. Artykuł ukazał się przed 12 laty.
Stewart opisuje dwie proste formalnie gry matematyczne, czyli takie, w przypadku których ciekawsze jest analizowanie strategii, niż granie. Myśl przewodnią można wyrazić sloganem: „prawie robi wielką różnicę”, bo reguły gier są prawie identyczne, a strategie krańcowo odmienne.
 
Mamy podzieloną rowkami na kostki tabliczkę czekolady. W pierwszej grze dwaj amatorzy łakoci odłamują na przemian po jednym kawałku w typowy sposób, od brzegu do brzegu – trrrach! – i do buzi. W drugiej grze prawie wszystko jest tak samo poza niezwykłym sposobem „odłamywania”: wskazuje się punkt na przecięciu rowków i wycina kawałek piłą do czekolad 🙂 , tnąc najpierw od góry, a potem od prawej strony do wskazanego punktu (jeśli punkt jest na lewym lub dolnym brzegu, piła tnie oczywiście tylko w jednym kierunku). Po takim ruchu nie zjedzona, czyli przeznaczona do dalszych cięć, pozostaje część tabliczki z narożną dolną lewą kostką, która jest… czekoladką przeczyszczającą (u Stewarta jest z chrzanem, a bywa też zatruta). W obu grach ten, komu przypadnie ostatni ruch, polegający na skonsumowaniu tego przysmaczka – przegrywa.

Pierwsza gra ma zapewniającą zwycięstwo strategię trywialną, druga – nie wiadomo jaką, czyli koszmarną. Trywialna jest radą: odłam taki kawałek, aby pozostawić kwadratową tabliczkę. Stąd wniosek: jeśli przyjdzie ci odłamywać coś od kwadratowej, to możesz od razu zażyć kostkę na przeczyszczenie. Natomiast koszmarna strategia drugiej gry jest taką dlatego, ponieważ z jednej strony matematycy nie potrafią jej rozgryźć, a  z drugiej wiadomo (dowód jest genialnie prosty – zresztą typowy dla gier, które muszą się zakończyć czyimś zwycięstwem), że rozpoczynający zawsze może wygrać.

Znane są proste sposoby na zwycięstwo w niektórych przypadkach, np. gdy tabliczka jest kwadratowa lub wąska (2 albo 3 rzędy). Wiadomo też, dzięki wsparciu komputerowemu, jakie ruchy gwarantują sukces na setkach tabliczek, a właściwie tablic, o innych, konkretnych wymiarach. Matematykom jak dotąd nie udało się jednak efektów cząstkowych przekuć na jeden wniosek dotyczący ogólnej strategii.

„Koszmarną” grę wymyślił matematyk i ekonomista amerykański David Gale na początku lat 70. minionego wieku, a spopularyzował Martin Gardner, który nadał jej nazwę Chomp, czyli skrzyżował czekoladę (CHOcolate) z chrupaniem i mistrzem (chaMP). Jeśli kogoś temat zainteresuje, bez problemu znajdzie w sieci chrupiące strony; podane są np. w Wikipedii. A dla zachęty proponuję proste zadanie.

Gracze mieli smak na tabliczkę 5×6 – nastąpił pierwszy etap (dwa ruchy) konsumpcji i połowa drugiego:

 Jaki powinien być drugi ruch drugiego gracza (proszę wskazać miejsce czarnej kropy, czyli punkt zasięgu piły), zapewniający mu zwycięstwo? 😉

Komentarze z prawidłowymi rozwiązaniami uwalniane są wieczorem w przeddzień kolejnego wpisu. Wpisy pojawiają się co 3 dni.