Ész Ventura: Hány rendőr tartja a kordont? Itt a megoldás!

176. feladványunkban az volt a kérdés, hogy hány rendőr tartja a kordont. A feladatban szereplő kordon két oldalán rendőrök és gyerekek feszülnek egymásnak. A rendőrök, akik kevesebben vannak, éppen meg tudják tartani a túloldalon lévő 14 gyerek nyomását. Mindenki teljes erőbedobbással nyom, aki hozzáfér a kordonhoz. Ha a rendőrök közül hirtelen kiugrik mindkét szélről ugyanannyi rendőr, és könnygázzal lefújnak mindkét szélen valamennyi diákot, de mindkét szélen ugyanannyit, akkor a kordon a maradék rendőrökkel és maradék diákokkal továbbra is pont egyensúlyban marad.

Tegyük fel, hogy kezdetben van R darab rendőr és kiugrik 2·K darab rendőr könnygázat fújni, akik lefújnak összesen 2·D darab diákot. Mivel a könnygáz bevetése után is egyensúlyban lesz a kordon, ez csak úgy lehetséges, ha a rendőrök és diákok aránya azonos marad, azaz 14 : R = (14 -2·D ) : (R - 2·K). Az itt szereplő számok, illetve a zárójelben szereplő kifejezések, mind pozitív egész számok. Megszorozva az egyenlőség mindkét oldalát a nevezőkkel, egyszerűsítések után azt kapjuk, hogy 14·K = R·D. Itt a bal oldal osztható 7-tel, tehát a jobb oldalon is valaminek oszthatónak kell lennie 7-tel, viszont D kisebb kell legyen 7-nél, mert egyébként a lefújás után egyetlen diák sem maradna, tehát azt kapjuk, hogy R kell 7-tel osztható legyen, és mivel R kisebb 14-nél a feladat szövege szerint, ezért R = 7 az egyetlen lehetőség.

Azt kaptuk tehát, hogy 14 diáknak 7 rendőr tart ellent, vagyis kétszer annyi a diák, mint a rendőr. A lefújás történhet úgy, hogy kiugrik 1-1 rendőr két oldalon, és lefújnak 2-2 diákot, vagy kiugrik 2-2 rendőr, és lefújnak 4-4 diákot, vagy kiugrik 3-3 rendőr, és lefújnak 6-6 diákot, de minden esetben megmarad a diákok és rendőrök közötti 2 : 1 arány.

Bónusz kérdés volt, hogy hány százalékkal erősebbek a rendőrök a magasságuknak megfelelő átlaghoz képest, ha testmagasságuk 15 százalékkal nagyobb. A hivatkozott cikk alapján tudjuk, hogy a maximálisan kifejthető erő és a testmagasság négyzete között arányosság áll fenn. Ebben a feladatban azt feltételeztük, hogy a kordonokat alul csukló rögzíti, ezért nem az erőknek, hanem a forgatónyomatékoknak kell egyensúlyban lenniük. Ha egy (átlagos erőnlétű) diák által kifejtett erő f, és ezt az erőt c·h magasságban fejti ki a kordonra merőlegesen, akkor a diákok által kifejtett teljes forgatónyomaték 14·f·c·h. Egy rendőr testmagassága 15 százalékkal nagyobb (H = 1,15·h) és nagyobb F erőt tud kifejteni, de csak 7-en vannak, így az általuk kifejtett teljes forgatónyomaték 7·F·c·1,15·h. Ha a két forgatónyomaték egyensúlyban van, akkor egyszerűsítések után azt kapjuk, hogy 2·f = 1,15·F.

Másrészt viszont a hivatkozott cikk alapján f = a·h2, és F = b·H2, ahol a az átlagos erőnlétűekre vonatkozó arányossági tényező, b pedig az edzett rendőrökre vonatkozó arányossági tényező. A feladat pedig azt kérdezi, hogy a rendőrök mennyivel erősebbek a testmagasságuknak megfelelő átlaghoz képest, ami a·H2 lenne, vagyis a b/a arány a kérdés. A fenti egyenletekből b/a = (F/f) · (h2/H2). Mármost korábbról F/f = 2/1,15, továbbá h2/H2 = 1/(1,152). Összesítve tehát b/a = 2/(1,153) ≈ 1,315. Vagyis a rendőrök 31,5%-kal erősebbek a magasságuknak megfelelő átlaghoz képest.