Matematik Atölyesi – Oyun #12

Üçgen İstilası

İki kişilik bir oyun olan üçgen istilasını oynamak için öncelikle bir üçgen çizin ve bu üçgenin köşelerine farklı isimler verin (1-2-3 gibi):

20190530_145646.jpg

Daha sonra büyük üçgenin içine aşağıdaki gibi küçük üçgenler çizin:

20190531_125538.jpg

(Küçük üçgen sayısı istenildiği kadar artırılabilir.)

Üçgende köşeleri aşağıdaki kurallara uyarak adlandırın:

a. 1-2 kenarında bulunan köşeler 1 veya 2 olabilir.

b. 1-3 kenarında bulunan köşeler 1 veya 3 olabilir.

c. 2-3 kenarında bulunan köşeler 2 veya 3 olabilir.

d. Büyük üçgenin içerisinde kalan köşeler 1, 2 veya 3’ten herhangi biri olabilir.

Oyunun İşleyişi

  • Yukarı kuralları izleyerek sırayla köşeler adlandırılır.
  • Oyuncular son köşesini adlandırdıkları üçgenleri istila etmiş sayılır.
  • Amaç 1-2-3 üçgeni yapmamaktır. En az 1-2-3 üçgeni istila etmiş olan kişi oyunu kazanır.

Sperner’in Üçgeni

Üçgen istilası oyunu aslen Sperner üçgeninden gelir. Emanuel Sperner’in bulduğu Sperner üçgeni, çok basit kuralları olmasına rağmen şaşırtıcı bir sonucu içerisinde barındırır. Sperner üçgeni aynı üçgen istilasında olduğu gibi büyük bir üçgenin içine küçüklerinin çizilmesi ve bunların köşelerinin adlandırılmasıyla elde edilir.

Kurallara göre köşeler etiketlendiğinde muhakkak köşeleri 1-2-3 olan bir üçgen bulunur:

20190531_125917.jpg
Örnekte üç tane 1-2-3 üçgeni vardır.

Hatta Sperner bu kurallar çerçevesinde her zaman tek sayıda 1-2-3 üçgenleri olacağını söyler.

Bu yüzden de üçgen istilası hiçbir zaman beraber bitmez.

Çıkmaz Sokak

Sperner üçgeninde 1 ve 2 arasında kalan kenarlar kapı, kalan tüm kenarlar ise duvar olsun. Bir 1-2 kapısından başlanan yürüyüşte karşılaşılan tüm kapılar kullanılmak zorundadır:

Bu durumda üçgenin dışından başlayan bir yürüyüş iki şekilde bitebilir:

  1. Büyük üçgenin içinde bulunan bir 1-2-3 üçgeninde:

    Sol kenarda üç tane 1-2 kapısından başlanan yürüyüşlerin hepsi 1-2-3 üçgenlerinde bitmiştir.

  2. Büyük üçgenin dışında:

    Sol üstteki kapıdan başlayan yürüyüş üçgenin dışında bitmiştir.

M. Serkan Kalaycıoğlu

Matematik Atölyesi – Algoritma #5

Doğru Pizza Dilimi

Üç arkadaş üç farklı pizza dilimini paylaşacaktır.

Pizzalar:

68591

Pizza 1: Dört peynirli.

20665-white-chicken-pizza-600X600

Pizza 2: Tavuklu.

pineapple pizza

Pizza 3: Ananaslı.

Üç arkadaş bu üç pizzayı altı şekilde paylaşabilir:

20190514_170727.jpg
P1:Pizza 1, P2:Pizza 2, P3:Pizza 3.

Ne Kadar Çok İstiyorsun?

Birer dilim pizza yemek çok basit bir işmiş gibi görünse de olayın arka planında tahmin edilemeyecek kadar çok detay vardır. Öncelikle bu üç dilimin maliyeti işin içindedir. Bir de tercih meselesi vardır; malum herkesin damak tadı aynı değil.

Diyelim ki bu üç dilim toplam 6 lira tuttu. Ali, Steve ve Jane için pizza tercihleri de aşağıdaki gibi olsun:

  1. Ali için ilk tercih dört peynirli. Eğer onu alamazsa tavuklu; son tercihi ise ananaslı.
  2. Steve için ilk tercih tavuklu, ikincisi ananaslı ve son olarak dört peynirli.
  3. Jane’in tercihleri sırasıyla tavuklu, dört peynirli ve ananaslı şeklindedir.

Bu durumda kimin hangi dilimi kaç liraya alacağına (adil bir şekilde) nasıl karar verilebilir?

Ev Arkadaşı Problemi (Kira Harmonisi Problemi)

İki (veya daha fazla) arkadaş kiraladıkları evde odaları ve kirayı adil olarak nasıl bölüşür sorusu uzun yıllar matematikçileri meşgul etmiştir. Ev arkadaşı problemi olarak bilinen bu soru adil paylaşmanın en bilindik problemlerinden biridir.

Ev arkadaşı probleminin adil ve kıskanç olmayan çözümlerinden biri 2004’te yayımlanan Atila Abdulkadiroğlu, Tayfun Sönmez ve Utku Ünver’in ortak çalışmasında yer alır. Bu üçlünün açık artırma algoritması adil paylaşımın en ünlü çözümlerinden biridir. (Hatta ev arkadaşı problemini çözmek için kurulmuş olan Spliddit isimli web sitesinde uzun yıllar 2004’teki algoritma kullanılmıştı.)

Algoritmanın İşleyişi

  • Kirayı bölüşecek kişiler kapalı her oda için kapalı zarfta teklif verir. Odalara yapılan teklifler toplam kirayı vermelidir. (Örneğin 3000 liralık bir evdeki iki odaya yapılacak tekliflerin toplamı tam olarak 3000 lira etmelidir.)
  • Zarflar herkesin gözü önünde açılır. Bir odanın kazananı o odaya en yüksek teklifi yapandır.
  • Bir oda için teklifi kazanan kişinin diğer teklifleri geçersizdir.
  • Kazanan tüm teklifler toplanınca tam olarak kiraya denk geliyorsa, herkesin vereceği miktar belirlenmiş demektir.
  • Eğer tekliflerin toplamı kiradan az veya fazla ise, basit orantı işlemleriyle herkes için verilmesi gereken kira belirlenir.

Pizza Dilimi Cevabı

Üç arkadaşın pizza dilimi seçimi açık artırma algoritmasıyla çözülebilir. Üçlünün kapalı zarf teklifleri aşağıdaki gibi olsun:

20190514_170542.jpg

Tek tek pizzalara bakıldığında ilk pizzayı Ali 4 liraya, ikinciyi Steve 4 liraya, üçüncüyü ise Jane 2 liraya kazanmış olur:

Tekliflerin toplamı

4 + 4 + 2 = 10

liradır. Teklif toplamları pizza dilimlerine verilecek 6 liradan fazla olduğu için tekliflerin oranları hesaplanır:

20190514_170507.jpg

Bu durumda Ali ve Steve 4 lira vermeye hazır oldukları pizza dilimlerine 2,4’er liraya, Jane ise 2 lira vermeye hazır olduğu pizza dilimine 1,2 liraya kavuşur. Algoritma sonucunda hem herkes istediği pizza dilimini düşündüklerinden daha ucuza almış olur.

M. Serkan Kalaycıoğlu