רוב מה שמוצג כ"חידות קשות" הוא חידות ילדים עם ניסוח מסובך. חידה קשה אמיתית היא כזאת שגם כשמספרים לכם את התשובה אתם צריכים רגע להבין למה היא נכונה. אספנו 20 כאלה, בארבע משפחות, עם פתרון מלא ולא רק תשובה.
ארבע המשפחות, ומה כל אחת דורשת
| משפחה | מה היא דורשת | תרגול יומי מקביל |
|---|---|---|
| הסתברות | לספור מקרים במקום להרגיש אותם | מוזר אבל נכון |
| אסטרטגיה | לפתור מהסוף אחורה | 2048 |
| ידע משותף | לשאול מה מישהו לא אמר | מי אני? |
| מלכודות ניסוח | לקרוא בדיוק את מה שכתוב | מיני תשחץ |
הסתברות: המקום שבו האינטואיציה נכשלת
1. שלוש דלתות, מאחורי אחת פרס. בחרתם דלת, המנחה שיודע היכן הפרס פותח דלת ריקה אחרת ומציע להחליף. כדאי?
כן, ההחלפה מכפילה את הסיכוי מ-1/3 ל-2/3. בבחירה הראשונה צדקתם בהסתברות 1/3, ולכן בהסתברות 2/3 הפרס באחת משתי הדלתות האחרות. המנחה, שיודע, סילק מהן את הריקה, ולכן כל ה-2/3 התרכזו בדלת שנשארה. התנאי הקריטי: המנחה יודע ובוחר בכוונה. אם הוא פותח באקראי והתמזל שהדלת ריקה, ההסתברות באמת 50%.
2. למשפחה שני ילדים. ידוע שלפחות אחד מהם בן. מה ההסתברות ששניהם בנים?
שליש. ארבעת המצבים השווים הם בן-בן, בן-בת, בת-בן, בת-בת. "לפחות אחד בן" פוסל רק את האחרון, ונשארים שלושה מצבים שבאחד מהם שניהם בנים. אם לעומת זאת היו אומרים "הילד הבכור הוא בן", התשובה הייתה חצי.
3. בכיתה 23 תלמידים. מה הסיכוי ששניים חוגגים יום הולדת באותו תאריך?
מעל 50%. קל יותר לחשב את המשלים: הסיכוי שכולם בתאריכים שונים הוא מכפלה של 365/365 × 364/365 × ... שיורדת מתחת לחצי כבר ב-23 איש. האינטואיציה טועה כי היא סופרת "אני מול כולם" במקום את כל 253 הזוגות האפשריים.
4. בדיקה מזהה מחלה נדירה (1 מתוך 1,000) בדיוק של 99%. קיבלתם תוצאה חיובית. מה הסיכוי שאתם חולים?
כ-9%. מתוך 100,000 איש: 100 חולים, 99 מהם יתגלו. 99,900 בריאים, ו-1% מהם, כלומר 999, יקבלו תוצאה חיובית שגויה. סך החיוביים 1,098, ומהם רק 99 באמת חולים. כשהמחלה נדירה, גם בדיקה מדויקת מייצרת יותר טעויות מאבחנות.
5. זורקים מטבע הוגן עד שיוצא "עץ". מה התוחלת למספר ההטלות?
שתיים. בחצי מהמקרים זה נגמר בהטלה אחת, ובחצי מתחילים מחדש: E = 1 + ½·E, ומכאן E = 2.
אסטרטגיה: כששני צדדים חושבים
6. חמישה שודדים מחלקים 100 מטבעות. הבכיר מציע חלוקה, וכולם מצביעים. אם הרוב לא מקבל, הוא מושלך לים והתור עובר לבא. מה יציע הבכיר?
98 לעצמו, 1 לשלישי, 1 לחמישי. פותרים מהסוף: אם נשארים שניים, הבכיר לוקח הכול. לכן אם נשארים שלושה, הבכיר קונה את הקול של הכי זוטר במטבע אחד. ממשיכים אחורה, וכל שודד מוכן להסתפק במטבע אחד כי בלי העסקה הוא יקבל אפס בשלב הבא.
7. שני שחקנים לוקחים לסירוגין 1 עד 3 גפרורים מערימה של 21. מי שלוקח את האחרון מפסיד. איך מנצחים?
משאירים ליריב כפולה של 4 ועוד 1. כלומר 17, 13, 9, 5 ואז 1. הראשון מתחיל בלקיחת 0? לא ניתן, ולכן עם 21 המתחיל מנצח: הוא לוקח 0? החישוב הנכון: הוא רוצה להשאיר 17, כלומר לוקח 4, וזה אסור. לכן ב-21 עם חוק "האחרון מפסיד" השחקן השני מנצח, אם הוא משלים כל מהלך ל-4.
8. 100 אסירים בשורה עם כובע שחור או לבן, כל אחד רואה רק את מי שלפניו. מהאחרון לראשון כל אחד אומר צבע. כמה מובטח שיינצלו?
99, והאחרון ב-50%. האחרון סופר את הכובעים הלבנים שהוא רואה ואומר "לבן" אם זוגי. מכאן כל אחד יודע את צבעו מההפרש בין מה שהוא רואה למה שכבר נאמר. זו העברת מידע של סיביות זוגיות.
9. שני אנשים מחלקים עוגה ורוצים חלוקה שאף אחד לא יקנא בה. איך?
אחד חותך, השני בוחר. החותך ייזהר לחתוך שווה כי הוא מקבל את השארית. לשלושה אנשים הבעיה קשה בהרבה, ופתרון ללא קנאה התגלה רק ב-1960.
10. משחק: שניים בוחרים בו זמנית מספר בין 0 ל-100, והמנצח הוא מי שקרוב ביותר לשני שלישים מהממוצע. מה תבחרו?
0. אם כולם בוחרים אקראית הממוצע 50 ושני שליש הוא 33, אז כדאי 33. אבל אם כולם חושבים כך, הממוצע 33 והיעד 22, וכן הלאה. הרצף מתכנס לאפס, וזה שיווי המשקל. בפועל, במשחק עם אנשים אמיתיים היעד נוחת סביב 20, ולכן "החכם" מפסיד לעיתים קרובות.
ידע משותף: לחשוב על מה שהשני יודע
11. לשני אנשים נאמרו הסכום והמכפלה של שני מספרים. "אני לא יודע", "ידעתי שלא תדע", "עכשיו אני יודע", "גם אני". איך זה מתקדם?
כל משפט הוא מידע. "ידעתי שלא תדע" פירושו שהסכום אינו ניתן לפירוק לשני ראשוניים, וזה מצמצם את הסכומים האפשריים לרשימה קצרה. משם כל הצהרה נוספת חותכת עוד, עד שנשארת אפשרות אחת. זו דוגמה טהורה לכך ששלילה היא נתון.
12. באי 100 תושבים עם עיניים כחולות. כולם יודעים את הכלל: מי שמגלה שעיניו כחולות עוזב בחצות. זר מכריז "יש כאן לפחות אחד עם עיניים כחולות". מה קורה?
ביום ה-100 כולם עוזבים. כל אחד רואה 99 כחולים. הוא מחכה 99 ימים, ואם איש לא עזב הוא מסיק שהוא ה-100. ההכרזה לא חידשה עובדה, היא הפכה אותה לידיעה משותפת בכל הרמות, ומשם מתחילה הספירה.
13. שלושה חכמים, כל אחד עם נקודה על המצח. נאמר להם "לפחות לאחד יש נקודה אדומה". כולם שותקים פעמיים ואז עונים. מה התשובה?
לכולם אדומה. השתיקה הראשונה שוללת מצב של אחד, השנייה שוללת שניים. שתיקה היא הודעה.
14. אדם אומר: "המשפט הזה שקרי". מה מעמדו?
לא אמת ולא שקר. זהו פרדוקס השקרן. המסקנה הפורמלית היא שמערכת שמאפשרת למשפט להתייחס לאמיתותו של עצמו אינה יכולה להיות עקבית ושלמה בו זמנית, וזו בדיוק התובנה של גדל.
15. מורה מודיעה: "יהיה מבחן פתע בשבוע הבא, ולא תדעו מראש באיזה יום". התלמידים מוכיחים שזה בלתי אפשרי. איפה הטעות?
בהנחה שההוכחה עצמה נשארת תקפה אחרי שקיבלו אותה. התלמידים שוללים את שישי (כי ביום חמישי היו יודעים), ואז את חמישי, וכן הלאה. אבל ברגע שהם השתכנעו שאין מבחן, מבחן ביום שלישי אכן מפתיע. הפרדוקס הוא על הידיעה, לא על לוח השנה.
מלכודות מנוסחות היטב
16. מוצר עולה 110 שקלים. הוא יקר ב-100 שקלים מהאריזה. כמה עולה האריזה?
5 שקלים. אם האריזה 10, המוצר היה 110 וההפרש 100 רק אם המוצר לבדו 110, אבל אז הסכום 120. הפתרון: אריזה 5, מוצר 105, הפרש 100, סכום 110.
17. מכונה מייצרת 5 פריטים ב-5 דקות. כמה זמן ייקח ל-100 מכונות לייצר 100 פריטים?
5 דקות. כל מכונה מייצרת פריט ב-5 דקות, והן עובדות במקביל.
18. נזופר במים מכפיל את שטחו כל יום ומכסה את האגם ב-48 ימים. מתי כיסה חצי?
ביום ה-47. צמיחה מעריכית מרוכזת בסוף, וזו הסיבה שקשה לזהות אותה בזמן אמת.
19. רצתם מרתון ועקפתם את הרץ במקום השני. באיזה מקום אתם?
שני. עקפתם אותו, אז תפסתם את מקומו ולא את הראשון.
20. בעל חנות קנה מוצר ב-70, מכר ב-80, קנה חזרה ב-90 ומכר ב-100. כמה הרוויח?
20. שתי עסקאות נפרדות של 10 כל אחת. הרכישה החוזרת ב-90 מרגישה כמו הפסד כי היא גבוהה מהמכירה הקודמת, אבל היא תחילתה של עסקה חדשה.
איך ניגשים לחידה קשה
- זהו את סוג החידה לפני שפותרים. הסתברות דורשת לספור מקרים, אסטרטגיה דורשת לפתור מהסוף אחורה, וידע משותף דורש לשאול מה מישהו לא אמר.
- רשמו את ההנחה הראשונה שלכם. ברוב החידות הקשות היא זו שחוסמת, והעלאתה לכתב היא מה שמאפשר לוותר עליה.
- הקטינו את המספרים. 100 אסירים קשה, 3 אסירים פתיר בראש. פתרו את המקרה הקטן, מצאו את הדפוס, והכלילו.
- עזבו ל-20 דקות. זה לא עצל, זה שיטה. רוב הפתרונות מגיעים כשמפסיקים לנסות.
מי שרוצה את אותה חשיבה בלי רשימה שנגמרת: חידת איינשטיין היא חידת הסקה אחת ארוכה עם פתרון שלב אחר שלב, ובחידות היגיון יש 40 חידות ברמה שמתחת לזו. לתרגול יומי קצר, סודוקו ברמה קשה הוא בדיוק אותה הסקה בשלילה, ומה הקשר? מכריח לזהות את הקטגוריה לפני שמנחשים - בדיוק הכלל הראשון ברשימה למעלה.
שאלות נפוצות
מה הופך חידה ל'קשה' באמת?
לא ניסוח מבלבל אלא מרחב אפשרויות גדול שאי אפשר לסרוק בראש. חידה קשה דורשת לבנות שיטה: טבלה, מקרים, או חשיבה על מה שהשחקן השני יודע. חידה שנפתרת ב'אהה' אחד היא חידת מלכודת, לא חידה קשה.
למה בעיית מונטי הול מרגישה לא נכונה גם אחרי שמבינים אותה?
כי האינטואיציה סופרת דלתות ולא מידע. המנחה יודע איפה הפרס ובוחר בכוונה דלת ריקה, ולכן הפעולה שלו מעבירה מידע. אם הוא היה פותח דלת באקראי, ההסתברות באמת הייתה מתאזנת ל-50%.
כמה זמן סביר להתעכב על חידה לפני שמסתכלים בפתרון?
עשרים דקות של עבודה מסודרת, ואז הפסקה. רוב הפתרונות של חידות קשות מגיעים אחרי שעוזבים אותן, כי המוח ממשיך לעבוד ברקע ומשתחרר מההנחה הראשונה שנתקע עליה.