Feladat: 1530. matematika gyakorlat Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: -
Megoldó(k):  Húsvéti Tamás 
Füzet: 1975/február, 70 - 72. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): "a" alapú számrendszer (a >1, egész szám), Számjegyekkel kapcsolatos feladatok, Gyakorlat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1974/május: 1530. matematika gyakorlat

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

Mivel feltettük, hogy a műveleti jelet és az egyenlőségjelet is egy‐egy jel mutatja, ezek csak a %, & és 0 jelek közül kerülhetnek ki, ugyanis a + és a ! jelből több is előfordul, méghozzá egymás mellett.
A % -jel nem lehet egyenlőségjel az elhelyezkedése miatt. Műveleti jel is csak úgy lehetne, hogy "egyetlen számon'' végrehajtott műveletet jelentene, különben szükség volna a műveletben részt vevő számok között egy elválasztó jelre is, és ekkor a műveletet tulajdonképpen nem egyetlen jel jelölné. Az "egyetlen számon'' végrehajtott művelet lehetőségét konkrétan úgy értjük, hogy a % -jel négyzetgyökvonást jelöl; a 2-es gyökkitevőt a földi szokáshoz hasonlóan a bolygólakók nem írják ki. Ez az elgondolásunk azonban nem válik be, mivel a négyzetgyökvonás eredménye többjegyű szám volna, mint az, amelyből gyököt vontunk. A % -jel tehát számjegyet jelöl.
Először azt a lehetőséget vizsgáljuk, amikor az egyenlőségjelet a 0 jelöli, & pedig a műveleti jel. Ekkor a két szám %!, valamint +!, a művelet eredménye ++!!!.
A művelet nem lehet az összeadás, kivonás, szorzás és osztás egyike sem, mivel az eredmény ötjegyű szám, a műveletet pedig két kétjegyű számmal végezzük. (Feltételezzük, hogy a bolygólakók írásmódjában sem állhat "elöl'' a nulla számjegy, vagyis hogy annyi jelet használnak egy szám leírásához, ahány jegyű a szám.) A gyökvonást is kizárhatjuk. A művelet csak hatványozás lehet.
Mivel háromféle számjegy fordul elő, a számrendszer alapszáma legalább 3.
Vizsgálódjunk először annak feltételezésével, hogy a használt számrendszer alapszáma 3. Ekkor az egyenlőség jobb oldalán álló szám (35-1)-nél nem lehet nagyobb. Mivel a bal oldalon álló hatvány alapja legalább 3, a kitevő legfeljebb 4 lehet. De a 3-as számrendszerben a 4-et két egyforma számjeggyel kell leírni, ezért a kitevő csak 3 lehet.
Ha %! az alap és +! a kitevő, akkor a számjegyeknek a mienkkel azonos felírási iránya mellett a jelek értéke: +=1, !=0, %=2. A művelet a 3-as számrendszerben: 2010=11000, a 10-es számrendszerben: 63=108. Az egyenlőség nem helyes.
Ha a felírási irány a mienkkel ellentétes, akkor a jelek értéke: !=1, +=0, %=2. A művelet a 3-as számrendszerben: 1210=11100, a 10-es számrendszerben: 53=117.
Az egyenlőség nem helyes.
Ha +! az alap és %! a kitevő, akkor a mienkkel azonos felírási irány esetén a jegyek értéke: %=1, !=0, +=2. A művelet a 3-as számrendszerben: 2010=22000, a 10-es számrendszerben: 63=216. Az egyenlőség helyes. A mienkkel ellentétes felírási irány esetén a jelek értéke: !=1, %=0, +=2. A művelet a 3-as számrendszerben: 1210=11122, a 10-es számrendszerben: 53=125. Ismét helyes egyenlőséget kaptunk.
Terjesszük ki most már vizsgálatainkat minden 3-nál nagyobb alapszámú számrendszer esetére. Ha a számrendszer alapszáma z, akkor a legkisebb hatvány, amelyet kétjegyű kitevővel eredményezhet: zz, ugyanakkor a legnagyobb ötjegyű szám: (z5-1). Ezért z-nek 5-nél kisebbnek kell lennie. Ha a használt számrendszer alapszáma 4, a műveletben szereplő kitevő az előbbiek miatt nem lehet 4-nél nagyobb, de kisebb sem, mert kétjegyű szám. Tehát a kitevő 4. Ekkor az alap legalább 6, mivel 5-öt két egyforma jel írná le, 4-et pedig ugyanaz a két jel, mint a kitevőt. Viszont 64>45-1, s ezért a 4-es számrendszer sem jöhet szóba.
Foglalkoznunk kell még azzal az eshetőséggel, hogy & az egyenlőségjel, és 0 a műveleti jel. Vagyis az eredmény %!, a két operandus +!, valamint ++!!!.
Ebben az esetben egy olyan hatványozás megfordításaként kapott gyökvonásról lehet szó, amelynél az előbb helyes egyenlőséget kaptunk. Minthogy azonban csak olyankor kaptunk helyes egyenlőséget, amikor +! az alap és %! a kitevő, az a helyzet állna elő, hogy az egyenlőségjel elválasztaná a gyökkitevőt a gyökvonás műveleti jelétől és a "gyök alatti'' mennyiségtől. Ez a művelet a hatványozásnak a másik inverz művelete: a logaritmálás (ismerjük az alapot és az eredményt, keressük a kitevőt). Bár ez a lehetőség a feladat megszövegezésekor fel sem merült, de nem mondhatjuk határozottan azt, hogy az idegen bolygó lakosainak nem lehetett erre is olyan külön jelük, mint nekünk az összeadásra.
Összefoglalva eredményeinket: a bolygólakó a 3-as számrendszerben számolt s vagy hatványozást végzett, 53 -t vagy 63-t számította ki, vagy logaritmálást végzett és 125 5-s alapú logaritmusát vagy 216 6-os alapú logaritmusát számította ki.

 

 Húsvéti Tamás (Székesfehérvár Teleki B. Gimn., II. o. t.)