quarta-feira, 31 de maio de 2017

[0044] As Torres de Hanói: uma oportunidade para raciocinar por recorrência

O Quebra-cabeças designado por Torres de Hanói (ou Torres de Brama) é constituído por três colunas (dispostas em linha ou como vértices de um triângulo) e por um número variável de discos (cujos diâmetros são sucessivamente maiores) que podem ser encaixados nas colunas.

As Torres de Hanói que se encontram na exposição Matemática Viva, situada no Pavilhão do Conhecimento (Lisboa), têm o seguinte aspecto (dispõem de apenas 4 discos):

(fotografia minha)

Há uma única regra para a colocação dos discos nas colunas: quando se encaixa um disco, ele não pode ser colocado sobre outro disco com diâmetro inferior.

E o objectivo do Quebra-cabeças é: estando N discos encaixados numa das colunas (a figura seguinte exemplifica-o para N = 3 discos) …


… pretende-se encaixá-los numa segunda coluna, com o apoio da terceira.

Para N = 1 basta um único movimento.
Para N = 2 são necessários … 3 movimentos.
Para N = 3, a dificuldade aumenta um pouco …
Para N = 4 já é necessária alguma organização …

Número de discos (N):
1
2
3
4
5
6
Nº mínimo de movimentos (MN):
1
3





Depois de algumas experiências percebemos que o raciocínio mais simples é: se sabemos resolver para N discos, então sabemos resolvê-lo para N + 1 discos. Chama-se a isto, raciocínio por recorrência.

De que forma expressar matematicamente o número mínimo de movimentos (MN) em função do número de discos (N)?

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