Se tienen tres torres, en una de ellas hay n anillos de diferentes tamaños, organizados por tamaño, de manera que el mayor esta debajo de los demás y así sucesivamente. El problema consiste en mover todos los anillos a otra torre, pero con la condición de mover solo uno cada vez, los anillos siempre tienen que estar en una de las torres y nunca se puede colocar un anillo mayor sobre uno menor.
Enumeremos los anillos como se muestra en la figura.
Donde 1 es el anillo mas pequeño y N es el anillo mas grande, es decir 1< 2< 3< ……. < N.
Sea : = 1=
=
, N,
=
Es decir: = 1=
,2,
= 1,2,1
,3,
= 1,2,1,3,1,2,1
.=
, N,
=
es una sucesión de términos finitos, en la cual cada termino es a su vez otra sucesión que depende del termino anterior.
Los términos de la sucesión = {
}, representan la secuencia de movidas (una a la vez), que se deben hacer para pasar los anillos de una torre a otra.
A continuación nombramos una serie de reglas que junto con la sucesión nos permitirá completar la solución del problema. Estas son:
1 – El anillo , avanza a la torre siguiente.
2- Si el anillo se encuentra en la ultima torre, entonces este avanza a la primera torre.
3- Si en la posición a la que avanzara el anillo , se encuentra el anillo
y tal que
> j, entonces el anillo
sigue avanzando (bajo las condiciones anteriores 1 y 2).
Nota: 3 se da porque siempre se debe mantener 1 < 2 < 3……< N, y si un anillo mayor esta encima de uno mas pequeño se daría una contradicción, por ejemplo: 2<1 que es absurdo.
¿ Por qué se cumple lo anterior?…
Veamos:
Por inducción matemática tenemos lo siguiente:
=
, N,
=
es cierto para N = 1, es decir, la secuencia de movidas para cambiar N = 1 anillos a otra torre esta dada por
= 1 =
, en palabras esto es: " el anillo
= 1 avanza a la torre siguiente" (por 1).
La situación se ilustra a continuación.
Situación inicial:
luego por = 1 =
, el anillo
= 1 avanza a la torre siguiente , esto es:
Para N = 2, también se cumple , esto es para mover 2 anillos de una torre a otra la secuencia de movimientos es
, veamos:
Situación inicial:
haciendo la secuencia se tiene:
1- El anillo 1 avanza a la torre siguiente:
2- El anillo 2 avanza a la torre siguiente, es decir a la torre 2 (pero como 2 > 1, entonces 2 sigue avanzando (regla 3)):
3- el anillo 1 avanza a la torre siguiente:
Ahora, supongamos que se cumple
, es decir que N anillos pueden ser movidos a otra torre mediante la secuencia de movidas
.
Ahora veamos que se cumple para k = N+1:
Supongamos que se tienen N+1 anillos:
Los primeros N anillos pueden ser movidos a otra torre siguiendo la secuencia (pues
es cierto por hipótesis de inducción)
Luego de esto el anillo N+1 puede ser puesto en otra torre mediante un solo movimiento, así:
Luego los N anillos, pueden ser movidos nuevamente a la torre donde se encuentra el anillo N+1, mediante la secuencia de movidas , pues
es cierto por hipótesis de inducción.
Es decir, para mover N+1 anillos de una torre a otra se hace lo siguiente : " Se mueven los primeros N anillos mediante la secuencia , se mueve el anillo N+1 a otra torre , se mueven nuevamente los N anillos a la torre donde se encuentra el anillo N+1 mediante la secuencia
, pues
es la secuencia para mover N anillos de una torre a otra".
Finalmente obtenemos que la secuencia para mover N+1 anillos de una torre a otra es: ,N+1,
.
Pero ,N+1,
=
Luego se cumple para k = N+1, Luego podemos concluir que
se cumple
y hemos concluido la prueba.
Para que nos quede mas claro veamos un ejemplo.
Se tienen tres torres, en una de ellas hay 3 anillos de diferentes tamaños, organizados por tamaño, de manera que el mayor esta debajo de los demás y así sucesivamente. El problema consiste en mover todos los anillos a otra torre, pero con la condición de mover solo uno cada vez, los anillos siempre tienen que estar una de las torres y nunca se puede colocar un anillo mayor sobre uno menor.
SOLUCION
Situación inicial:
Entonces hallemos :
=
Luego la secuencia de movidas es:
-
- Movemos el anillo
=1 a la torre siguiente (regla 1).
- Movemos el anillo
=2 a la torre siguiente (torre 2), pero como
=2>
=1 entonces el anillo
=2 sigue avanzando hasta tres (regla 3).
- El anillo
=1 avanza a la torre siguiente (regla 1):
- El anillo
= 3 avanza a la torre siguiente (regla 1):
- El anillo
= 1 avanza a la siguiente torre (regla 1) ,pero como el anillo
= 1 esta en la ultima torre, entonces este avanza a la primera torre (regla 2).
- El anillo
= 2 avanza a la torre siguiente (regla 1), es decir el anillo
= 2 avanza a la primera torre (regla 2), pero como 2 > 1, entonces este sigue avanzando hasta la segunda torre (regla 3).
- El anillo
= 1 avanza a la siguiente torre (regla 1)
Jorge Stibel Gallego Caro
Estudiante Escuela de Sistemas
Universidad Nacional de Colombia – Sede Medellín