Esercitazioni di Geometria 1

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Decadimento audioattivo

Il decadimento audioattivo è un gioco matematico che consiste nel prendere una stringa qualunque di numeri e trasformarla in un'altra secondo la regola:

Se si trovano n cifre adiacenti uguali ad x, al loro posto si sostituisce nx.

Esempio: se si ha una stringa fatta così:

222

al suo posto si sostituisce 32 (sono tre cifre "due"). Al passo successivo, alla stringa 32 si sostituisce 1312 (un "tre" e un "due"). Al passo dopo, la stringa diventa 11131112, e così via. Questo procedimento porta alla costruzione di stringhe composte da determinate sequenze di base, o "atomi", e a una serie di teoremi e proprietà notevoli.

Ci sono 92 atomi (che, per questa particolarità sono stati chiamati con i nomi delle 92 sostanze chimiche, da Idrogeno a Uranio), ed esiste un teorema (il teorema cosmologico di Conway) che afferma che qualunque sequenza di numeri decade, dopo un certo tempo, in una stringa composta solamente dai 92 atomi e da due "isotopi" transuranici (chiamati Nettunio e Plutonio).

In questa tabella sono elencati i 92 atomi: in prima colonna si trova il numero atomico, in seconda colonna il simbolo, in terza colonna la sequenza numerica relativa. Ogni atomo decade nel successivo (per esempio, U decade in Pa). Se nella sequenza numerica sono presenti anche altri simboli atomici, significa che l'atomo precedente decade in più di un atomo (per esempio, osservando le righe 86 e 85 si vede che Rn decade in Ho più At; la sequenza relativa ad Ho si trova alla riga 67, mentre la sequenza numerica presente nella riga 85 è relativa ad At).

 92 U   3
 91 Pa  13
 90 Th  1113
 89 Ac  3113
 88 Ra  132113
 87 Fr  1113122113
 86 Rn  311311222113
 85 At  Ho.1322113
 84 Po  1113222113
 83 Bi  3113322113
 82 Pb  Pm.123222113
 81 Tl  111213322113
 80 Hg  31121123222113
 79 Au  132112211213322113
 78 Pt  111312212221121123222113
 77 Ir  3113112211322112211213322113
 76 Os  1321132122211322212221121123222113
 75 Re  111312211312113221133211322112211213322113
 74 W   Ge.Ca.312211322212221121123222113
 73 Ta  13112221133211322112211213322113
 72 Hf  11132.Pa.H.Ca.W
 71 Lu  311312
 70 Yb  1321131112
 69 Tm  11131221133112
 68 Er  311311222.Ca.Co
 67 Ho  1321132.Pm
 66 Dy  111312211312
 65 Tb  3113112221131112
 64 Gd  Ho.13221133112
 63 Eu  1113222.Ca.Co
 62 Sm  311332
 61 Pm  132.Ca.Zn
 60 Nd  111312
 59 Pr  31131112
 58 Ce  1321133112
 57 La  11131.H.Ca.Co
 56 Ba  311311
 55 Cs  13211321
 54 Xe  11131221131211
 53 I   311311222113111221
 52 Te  Ho.1322113312211
 51 Sb  Eu.Ca.3112221
 50 Sn  Pm.13211
 49 In  11131221
 48 Cd  3113112211
 47 Ag  132113212221
 46 Pd  111312211312113211
 45 Rh  311311222113111221131221
 44 Ru  Ho.132211331222113112211
 43 Tc  Eu.Ca.311322113212221
 42 Mo  13211322211312113211
 41 Nb  1113122113322113111221131221
 40 Zr  Er.12322211331222113112211
 39 Y   1112133.H.Ca.Tc
 38 Sr  3112112.U
 37 Rb  1321122112
 36 Kr  11131221222112
 35 Br  3113112211322112
 34 Se  13211321222113222112
 33 As  11131221131211322113322112
 32 Ge  31131122211311122113222.Na
 31 Ga  Ho.13221133122211332
 30 Zn  Eu.Ca.Ac.H.Ca.312
 29 Cu  131112
 28 Ni  11133112
 27 Co  Zn.32112
 26 Fe  13122112
 25 Mn  111311222112
 24 Cr  31132.Si
 23 V   13211312
 22 Ti  11131221131112
 21 Sc  3113112221133112
 20 Ca  Ho.Pa.H.12.Co
 19 K   1112
 18 Ar  3112
 17 Cl  132112
 16 S   1113122112
 15 P   311311222112
 14 Si  Ho.1322112
 13 Al  1113222112
 12 Mg  3113322112
 11 Na  Pm.123222112
 10 Ne  111213322112
  9 F   31121123222112
  8 O   132112211213322112
  7 N   111312212221121123222112
  6 C   3113112211322112211213322112
  5 B   1321132122211322212221121123222112
  4 Be  111312211312113221133211322112211213322112
  3 Li  Ge.Ca.312211322212221121123222112
  2 He  13112221133211322112211213322112
  1 H   Hf.Pa.22.Ca.Li

Si noti che l'Idrogeno decade in se stesso. Alcune curiosità: l'elemento con la sequenza più breve è l'Uranio (una cifra), mentre quelli con la sequenza più lunga sono il 4 e il 75 (quarantadue cifre: un'altra dimostrazione dell'importanza del numero 42 nella storia dell'uomo...)

Qui puoi prelevare il sorgente cweb (1k - versione 1) di un programmino molto semplice che, data una stringa numerica, la fa decadere secondo la regola scritta sopra. Se non sai nulla di cweb e del mondo della "programmazione letterata", fai un giro alla pagina di D.E. Knuth.

Qui puoi prelevare il sorgente cweb (5k - versione 3) di un'evoluzione del programma precedente, che utilizza anche i simboli degli elementi. La versione 2 non esiste, giusto per complicare un po' le cose.


Quadrati magici di ordine 4

Un quadrato magico di ordine n è una matrice nxn che contiene i numeri naturali da 1 a nxn, disposti in modo tale che la somma di ogni riga, di ogni colonna e delle due diagonali della matrice sia sempre uguale.

Mediante un programmino scritto in C che sfrutta il backtracking ho calcolato tutti i possibili quadrati magici di ordine 4, che sono 7040. Qui si può prelevare un file con l'elenco di tutti i 7040 quadrati magici.

Se si escludono i quadrati magici che si ottengono mediante rotazioni o simmetrie da altri quadrati, allora si ottengono 880 quadrati magici "unici". Qui si può prelevare un file con l'elenco di tutti questi 880 quadrati. Qui, infine, si può vedere un elenco degli 880 quadrati unici.



Ultima modifica: 9 agosto 2003

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