      P 47 (2019/2020) 64 Ploščice Tantrix N R Nekatere družabne igre, ki so bile priljubljene v 90-letih prejšnjega stoletja, se vračajo v novi pre- obleki, predvsem zaradi možnosti igranja tako na klasičen način kot z računalnikom. Ena od takih iger je TANTRIX. Izumil jo je Mike McManaway leta 1987 med okrevanjem po poškodbi, ki jo je dobil pri plezanju [1]. Osnovni komplet je imel 56 šestkotnih ploščic, povezave na ploščicah pa so bile le dveh barv. Igrali so jo na šestkotni igralni deski. Nova različica iz leta 1991 ima povezave štirih barv. Za igro so izdelani tudi računalniški programi, s katerimi ne le igramo Tantrix, ampak z njimi rešujemo tudi nekatere uganke in sesta- vljanke. Igra je priljubljena po vsem svetu. Obstaja sloven- sko društvo in spletna stran (www.tantrix.si), ki je posvečena Tantrixu. Udeležite se lahko številnih tekmovanj v igranju te igre, če boste uspešni, celo svetovnega prvenstva. Nas bodo zanimale predvsem lastnosti ploščic, eno od možnih iger pa bomo ome- nili na koncu prispevka. Ploščice Črne bakelitne ploščice so pravilni šestkotniki. Po dve stranici vsakega šestkotnika sta med seboj po- SLIKA 1. Možne črte na ploščicah z razlǐcnim izborom barv vezani. Povezave bomo poimenovali drugače, kot je to v navodilih [1], da bo izrazoslovje matematično pravilno. Na vsaki ploščici so tri povezave, tri črte, vsaka v drugi barvi. Črte so treh oblik: povezava razpolovišč dveh sosednjih stranic je krožni lok, s središčem v oglišču šestkotnika, pol- mer pa je polovična dolžina stranice. To povezavo bomo poimenovali lok; povezava razpolovišč dveh nasprotnih stranic z ravno črto, to je daljica, povezava razpolovišč dveh stranic, med katerima je ena prosta (ne sosednjih stranic in ne naspro- tnih stranic), je krivulja. Pri naši natančnosti lahko vzamemo, da je to krožni lok, ki pripada kotu 60◦ in ima polmer 3a/2, če je a stranica šestkotnika. Središče tega kroga je na presečišču podaljškov nesosednjih stranic šestkotnika. Ta krožni lok bo- mo označili kot v-lok, kar pomeni večji lok. Vse ploščice so na hrbtni strani oštevilčene (slika 2). Številke so lahko rdeče, modre, rumene, zelene ali bele. Dve ploščici sta enaki, če lahko eno zavrtimo v drugo. Možne kombinacije črt na ploščicah Dogovorjeno je, da je na ploščici kvečjemu ena daljica (nobena ali ena daljica), en, dva ali trije loki, natanko dva v-loka. Možne kombinacije črt na ploščicah kaže slika 1. Preštejmo ploščice Črte na ploščicah so različnih barv. Na voljo imamo rdečo, zeleno, modro in rumeno barvo. Za vsako plo- ščico moramo izbrati po tri različne barve, kar po- meni, da imamo štiri ploščice z enako razporejenimi črtami, le da so te različno obarvane. Slika 1 kaže vse možne kombinacije črt na posamezni ploščici, pri če- mer ima vsaka ploščica drugačno barvno trojico.       P 47 (2019/2020) 6 5 SLIKA 2. Na hrbtnih straneh ploščic so barvne številke. Sliko smo osve- tlili zato, da so številke vidnejše. Zdaj pa se omejimo na ploščice, na katerih so os- novne barve rdeča, modra in rumena, ter jih pre- štejmo. 1. Dve ploščici imata tri loke. Sta zrcalno sime- trični (slika 3), os simetrije je simetrala enega od kotov, v našem primeru ›rdečega‹ kota. 2. Preštejmo ploščice z daljico. Imamo dve mo- žnosti: dva loka in daljica ali pa dva v-loka in SLIKA 3. Dve ploščici imata tri loke. daljica. Z zasukom ali zrcaljenjem teh ploščic (na slikah 4a in 4b) ne dobimo novih razpore- ditev črt na ploščicah (zakaj že?). Lahko pa se- veda drugače porazdelimo barve posameznih črt, kar pa pomeni, da imamo tri ploščice s čr- tami oblike 4a in tri ploščice oblike 4b; skupaj šest ploščic. SLIKA 4. Z zasuki in zrcaljenji teh dveh ploščic ne dobimo novih ploščic. Lahko pa drugače razporedimo barve črt. 3. Ostale so nam še ploščice z dvema v-lokoma in lokom (slika 5). Črte prezrcalimo čez sime- tralo ›rdečega‹ kota. Dobimo novo razporedi- tev črt. Torej imamo dve ploščici z enakimi bar- vami črt. Lok je lahko rdeče, modre ali rumene barve (ustrezno spremenimo potem tudi barve v-lokov), torej imamo za vsako od teh dveh plo- ščic po tri možnosti. Dobili smo še šest novih ploščic. SLIKA 5. Ploščica z dvema v-lokoma in lokom ter njena zrcalna slika       P 47 (2019/2020) 66 Če seštejemo vse možnosti, dobimo 2+ 6+ 6 = 14. Vseh ploščic z izbranimi tremi barvami je torej 14. Ker lahko barve izbiramo na štiri načine, je vseh plo- ščic 4 · 14 = 56 (sliki 3 in 6). SLIKA 6. Dvanajst Tantrixovih ploščic. Na hrbtnih straneh ploščic so barvne številke; mi smo jih zapisali ob ploščicah. Dolžine črt na ploščicah Vse črte na ploščicah povezujejo razpolovišča dveh stranic, zato lahko hitro izračunamo njihove dolžine. Označimo osnovnico šestkotnika z a. Dolžina daljice je razdalja med nasprotnima stra- nicama šestkotnika, torej dvojna višini enakostranič- nega trikotnika z osnovnico a sdaljica = 2 · a √ 3 2 = a √ 3. Polmer krožnega loka, ki določa lok, je a/2, notranji koti šestkotnika merijo 120◦, torej je dolžina tega loka tretjina krožnice s polmerom a/2 slok = 2πa 2 · 3 = πa 3 . Dolžina v-loka je šestina krožnice s polmerom 3a/2 (slika 7): sv−lok = 2π · 3a 2 · 6 = πa 2 . SLIKA 7. Polmer krožnice je 3a/2 Najdaljša je daljica, sledi ji v-lok, najkrajši je lok. Najdaljšo dolžino vseh treh črt na ploščici imajo plo- ščice z daljico in dvema v-lokoma, sledi ploščica z dvema v-lokoma in lokom, potem z dvema lokoma in daljico, najkrajšo skupno dolžino črt na ploščici pa ima ploščica s tremi loki. Zakaj smo računali dolžine črt? Nekatere naloge zahtevajo, da je potrebno ploščice sestaviti tako, da je dolžina sestavljenih krivulj najdaljša. Kot domino Igro lahko igra eden ali več igralcev. Kompleti, ki jih lahko kupimo, so sestavljeni iz različnega števila ploščic; tisti za začetnike imajo le deset ploščic. Čim več je ploščic, tem zahtevnejša je igra. Najenostavnejša igra je podobna domini. Ploščice postavljamo tako, da se stikajo po stranicah in da se vse stične črte ujemajo po barvi. To pomeni, da se modra črta ene ploščice lahko stika le z modro črto druge ploščice (slika 8). Med ploščicami ne sme biti praznih prostorov, z drugimi besedami, ne sme biti vmesnih lukenj. Stikajoče se črte iste barve tvorijo pot. Pot se torej razteza čez več ploščic. Na sliki 8 imamo rdeče, mo- dre in rumene poti. Če se začetna točka in končna točka poti ujemata, dobimo sklenjeno pot ali zanko. Na sliki 8 ni zank. Na sliki 9 sta rdeča zanka in mo- dra pot.       P 47 (2019/2020) 6 7 SLIKA 8. Zgoraj: črte na sosednjih ploščicah se morajo ujemati po barvi. Spodaj: napačno sestavljanje ploščic. Igra Odkrivanje V navodilih priporočajo začetnikom, da začnejo z igro Odkrivanja, namenjena enemu igralcu, ki začne s prvimi desetimi ploščicami. Igralec mora sestaviti zanko iz črt iste barve. Na začetku so vse ploščice obrnjene tako, da je hrbtna stran s številkami vidna. Naprej igralec izbere ploščice s številkami 1, 2 in 3 in jih obrne. Vse tri ploščice imajo rumeno obarvane številke. Ko igralec sestavi rumeno zanko, sestavo razdre in doda ploščico s številko 4 in tako naprej vse do ploščice številka 10. Barva številke ploščice, ki jo dodajamo, določa barvo zanke, ki jo moramo sestaviti. Seveda pa v nekaterih primerih obstaja več SLIKA 9. Rdeča zanka iz prvih petih ploščic in modra pot rešitev, to pomeni, da lahko sestavimo tudi zanko drugačne barve. Če so številke na hrbtni strani bele, moramo sami ugotoviti, katero barvo zanke lahko se- stavimo. Oglejmo si nekatere primere podrobneje. Rumena zanka Dane so ploščice s številkami 1, 2 in 3, ki imajo vse rumeno obarvane številke. Sestaviti moramo rumeno zanko. Zanka, v našem primeru krožnica, ima obseg πa. Možni sta dve postavitvi (slika 10). Rdeča zanka Dane so prve štiri ploščice. Sestaviti moramo rdečo zanko. Rešitev je na sliki 11. Dolžina zanke je 5πa/3.       P 47 (2019/2020) 68 SLIKA 10. Rumena zanka iz prvih treh ploščic. Drugo rešitev dobimo, če zamenjamo ploščici 1 in 2. SLIKA 11. Rdeča zanka iz prvih štirih ploščic. Drugačno rešitev dobimo, če med seboj zamenjamo legi dveh nasprotnih ploščic. Zanke iz prvih desetih ploščic Zanka iz vseh desetih ploščic je lahko rdeče, modre ali rumene barve (slika 12). Ugotovite, katere barve zanka je najdaljša. SLIKA 12. Modra, rumena in rdeča zanka iz prvih desetih ploščic       P 47 (2019/2020) 6 9 Kdaj lahko iz danega števila ploščic sestavimo zanko? Ali lahko sami napovemo, katere barve zanko lahko sestavimo? Poglejmo si nekaj konkretnih primerov. Zanka iz prvih treh ploščic. Vsota kotov, treh sta- knjenih ploščic v skupnem oglišču je 360◦, to pa lahko dosežemo le z rumenimi črtami. Rdeči loki nimajo skupnega vrha v eni točki. Zanka iz prvih štirih ploščic. Rdeča zanka je edina možna (povezava dveh nesosednjih in dveh sosedn- jih stranic). Rumene zanke nimajo skupnega vrha v eni točki. Za sestavo zanke potrebujemo sodo število v-lokov na ploščicah, seveda v izbrani barvi. Ven- dar to za sestavo zanke ni dovolj, saj npr. iz dveh v-lokov in daljice ne moremo sestaviti zanke. Pa to še dokažimo na primeru sestavljanja rdeče zanke iz prvih desetih ploščic. Rdeča zanka na sliki 13 naj predstavlja testno dir- kališče za avtomobile. Ko voznik pelje po zanki, mora zavijati. Ko naredi en obhod v nasprotni smeri urinega kazalca, se mora avto zavrteti za +360◦, če to smer štejemo pozitivno. Pri tem ga lok lahko za- vrti za 120◦ v levo ali desno, v-lok pa za 60◦ v levo ali desno. Naj bodo obrati v levo pozitivni, obrati v desno pa negativni. Obrate po v-loku označimo z Ll in Ld, obrate po loku pa z ll in ld. Vsota vseh kotov mora biti 360◦. Torej velja: Ll·60◦+Ld·(−60◦)+ll·120◦+ld·(−120◦) = 360◦, (Ll − Ld) · 60◦ + (ll − ld) · 120◦ = 360◦. Trditev. Za zanko v neki barvi potrebujemo sodo število v-lokov v tej barvi. Trditev dokažemo s protislovjem. Privzamemo, da imamo liho število v-lokov. Vzemimo, da se pe- ljemo po zanki v nasprotni smeri urinega kazalca. Potem je vsota kotov +360◦, zasuki v levo so pozi- tivni, zasuki v desno pa negativni. Torej mora biti Ll − Ld = 2k+ 1, k ∈ Z; (2k+ 1) · 60◦ + (ll − ld) · 120◦ = 360◦, (k+ ll − ld) · 120◦ = 360◦ − 60◦, 2(k+ ll − ld) = 5◦. Ampak 5 je praštevilo, torej ne moremo najti takega števila k, da bi imel dvakratnik števila (k + ll − ld) vrednost 5. SLIKA 13. Rdeča zanka iz prvih desetih ploščic z označenimi koti. Start je v točki S, smer obhoda označuje puščica. Zasuk v levo je pozitiven, zasuk v desno pa negativen. Vsota vseh zasukov je 360◦. Kaj pa, če gremo v smeri urinega kazalca? Potem pa štejemo desne obrate pozitivno, leve pa negativno in pridemo do enakega zaključka. Iz opisanega sledi, da ne moremo vedno sestaviti zanke v poljubno izbrani barvi. Kdaj je možno in kdaj ne, je odvisno od izbranih ploščic. Nekaj nalog za bralce Izmed 14-ih ploščic na sliki 6 izberite toliko zapore- dnih ploščic, da bosta na sestavljenih ploščicah hkra- ti modra in rdeča zanka. Ali lahko ploščice sestavite tako, da bodo na njej hkrati zanke treh barv, kot je to na sliki 14? Koliko najmanj zaporednih ploščic mo- rate izbrati? Sestavite ploščice v obliki enakostranič- nega trikotnika tako, da bo v sestavu vsaj ena zanka. In kako naprej? Na spletnih straneh in v navodilih najdete še nekaj drugih možnosti, lahko pa se spopadete tudi še z nalogami, ki so objavljene na [2]. Nekateri kompleti vsebujejo tudi kvadratne plo- ščice, katerih stranice so enako dolge kot stranice šestkotnika. Ugotovite, kateri črte so lahko na plo- ščicah in koliko je takih ploščic, če izbiramo med šti- rimi barvami.           P 47 (2019/2020) 610 SLIKA 14. Iz kompleta 56-ih ploščic smo izbrali 15 ploščic in sestavili tri- kotnik. Na njem so tri zanke. Pravila igranja s ploščicami Tantrix in različne na- loge lahko najdete na spletni strani slovenskega dru- štva [1]. Ploščice pa lahko izdelate tudi sami. Literatura [1] Tantrix, Navodila, dostopno na www.tantrix. si/, ogled 3. 12.2019. [2] Jaap Scherphius, dostopno na www.jaapsch. net/puzzles/tantrix.htm, ogled 3. 12. 2019. ××× SLIKA K MATEMATIČNEMU TRENUTKU. ××× Križne vsote Naloga reševalca je, da izpolni bele kvadratke s števkami od 1 do 9 tako, da bo vsota števk v za- porednih belih kvadratkih po vrsticah in po stolpcih enaka številu, ki je zapisano v sivem kvadratku na začetku vrstice (stolpca) nad (pod) diagonalo. Pri tem morajo biti vse števke v posamezni vrstici (stolpcu) različne. 4 12 10 14 9 3 10 20 8 4 7 22 19 10 ̌ ̌  412 10 37 149 3 12 1020 8 53 4 31 7 22 796 19 964 10 19 ×××