Cómo entrenar a tu cerebro para hacer cálculos mentales como este

Un poco tarde para la fiesta, pero así es como calculo mentalmente los problemas con el crecimiento exponencial.
Primero, aprende sobre los logaritmos. Cambian la multiplicación en suma, la división en resta. También convierten los poderes en multiplicación.

En este ejemplo, esencialmente se preguntó 11 ^ 6.
Aquí es cómo calcular esto sin una calculadora.
Usamos el siguiente procedimiento. Tomamos el logaritmo de 11, multiplicamos esto por 6 y luego tomamos 10 por el poder de nuestra respuesta.

En términos matemáticos:
log (11 ^ 6) = 6 * log (11)
Si llamamos a esto x, entonces 10 ^ x es la respuesta a 11 ^ 6.

El registro (11) se puede memorizar, pero dije que podemos hacerlo sin una calculadora.
Usando la regla del 72 encontramos que 1.1 ^ 7 ≈ 2.

Es posible que sepa que log (2) ≈ 0.3.
Si no, aquí hay una manera de calcular esto.
Doblar 2 nos da 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024.
Estos son 10 pasos, lo que significa 2 ^ 10 = 1024. Esto es un poco más de 1000 y log (1000) = 3.
Log (2 ^ 10) = 10 X log (2). Acabamos de ver que log (1024) es un poco más de 3.
Si 10 veces log (2) es un poco más de 3, entonces log (2) debe ser un poco más de 0.3.

Volviendo al registro de cálculo (11).
log (11) = log (1.1 X 10) = log (1.1) + 1.
1.1 ^ 7 ≈ 2 (ver paso anterior) y log (2) ≈ 0.3.
Si 1.1 ^ 7 ≈ 2, entonces log (1.1 ^ 7) ≈ log (2).
Entonces 7 veces log (1.1) = log (2) ≈ 0.3.
Si 7 veces log (1.1) ≈ 0.3 entonces log (1.1) ≈ 0.3 / 7.
0.3 / 7 ≈ 0.043.

Dijimos anteriormente que log (11) = log (1.1 X 10) = log (1.1) + 1.
Entonces log (11) = 0.043 + 1 = 1.043.

Ahora calculemos 6 veces 1.043 = 6.258.

Por último, necesitamos encontrar 10 ^ 6.258.
¡Esto es más fácil de lo que parece!
En primer lugar, 10 ^ 6 = 1 millón.

Eso nos deja con 10 ^ 0.258.
Sabemos que 10 ^ 0.3 ≈ 2.
0.3 – 0.258 = 0.042.

De un paso anterior sabemos que log (1.1) = 0.043, entonces 0.042 es casi lo mismo.
En otras palabras, necesitamos restar aproximadamente el 10% de 2 para pasar de 0.3 a 0.258.
2 menos 10% = 1.8.
1.8 veces un millón es 1,800,000.
Esto está cerca de la respuesta exacta de 1.771.561.
Al usar un logaritmo más exacto de 11 que el que obtuvimos, podemos obtener una respuesta más exacta.

Otra forma de calcular esto es usar el triángulo de Pascal

1
1 1
1 2 3
1 3 3 1
1 4 6 4 1
1 5 10 10 5 1
1 6 15 20 15 6 1

Después de encargarnos del transporte, obtenemos 1.771.561.

Para calcular mentalmente el crecimiento exponencial, necesita conocer un par de logaritmos para que al menos pueda hacer una suposición educada.
Luego, en la mayoría de los casos, multiplique esto por un número.
Y, por último, tome 10 ^ de su respuesta anterior.
Como hicimos en este ejemplo.

Hay un sistema de cálculo mental para operaciones aritméticas básicas que te ayuda a hacer cálculos en tu cabeza. Se llama Trachtenberg Speed ​​System. Lo aprendí mientras estaba en la escuela secundaria y solo me tomó un pequeño ejercicio dominarlo. Está bien, pero no te convertirá en Mastermind, The Carnival Attraction.

Hay personas que pueden hacer cálculos asombrosos en su cabeza, dividiendo grandes números, calculando raíces cúbicas, lo que sea. No tengo idea de cómo hacen esto (aunque estoy seguro de que hay mucho que puedes leer sobre las técnicas), y soy muy malo en ese tipo de cosas.

Pero el ejemplo al que se vinculó es muy simple:

El primer Tribble se trajo a bordo hace 3 días, y solo se necesita uno de ellos para bailar el tango (traducción: raza). En las primeras 12 horas, el Tribble original dio a luz a 10 Tribbles. Suponiendo un crecimiento exponencial, ¿cuántas de estas cosas hay ahora en tu nave?

Entonces, cada tribble puede producir 10 crías cada 12 horas, eso es 6 veces desde hace 3 días. Entonces la respuesta es simplemente 10 ^ 6 = 1 millón. Así que la respuesta más cercana disponible es 1771561. Están dando números “desiguales” como opción solo para desanimarte, supongo …

[EDITAR: Como Michael Strawson señaló a continuación, mi solución solo sería correcta si los Tribbles murieran después de dar a luz. La respuesta correcta es 11 ^ 6, que no es tan fácil de calcular, pero sí lo suficientemente fácil.]

Spok lo habría calculado al segundo y habría tenido en cuenta la comida y el espacio disponibles, apuesto a que 🙂

Editar: Otra bonita historia que implica un crecimiento exponencial:

Tienes un estanque en tu jardín, de los cuales un pie cuadrado está cubierto por lenteja de agua. Está creciendo rápidamente, duplicándose todos los días. Entonces crece y crece, y después de 24 días, encuentra su estanque medio cubierto.

¿Cuánto tiempo tomará para cubrir completamente el estanque?

Una vez (tenía 15 años o algo así), W. Klein me explicó que aprendió sus tablas de sumar y multiplicar hasta 1000 * 1000, así que cuando ve 123’456’789 x 123’467, son las mismas operaciones que para usted. hacer 123 * 12.
Me dijeron que es fácil aprender logarítmica de números hasta 1000 antes.

Luego, como a menudo era desafiado por las raíces n, aprendió mucha descomposición primaria. Para eso solo necesitaba recordar el divisor más bajo de muchos números (algunos de ellos tenían entre 40 y 50 dígitos).

Finalmente, a menudo era desafiado en la fecha de la semana, por lo que aprendió la fecha de la semana de todos los años (según él, era una tarea bastante fácil) y la cantidad de días entre el primer día de cada mes y el día del año.

Cuando sabes todo eso, me dijo, puedes comenzar el verdadero desafío: hacer dos adiciones en paralelo. Y no esperes a que terminen los dos para comenzar el siguiente. Pudo hacer hasta siete pequeñas adiciones (números de 3 dígitos) al mismo tiempo.

Puedo hacer algunos de esos cálculos instantáneos en mi cabeza, número de 6 dígitos por número de 6 dígitos o número de 10 dígitos dividido por un número de 3 dígitos. También utilizo los atajos matemáticos estándar para calcular cálculos más fáciles (8 veces 95 es igual a 8 veces 100 menos 8 veces 5, por ejemplo). No sé cómo se me ocurren las respuestas a los cálculos más grandes, solo que puedo mirar un cálculo de grandes números, sentir mi mente “envolverse” alrededor de la respuesta, y el número surge al nivel del pensamiento consciente. No tengo idea de lo que sucede debajo para darme esas respuestas (!!), pero sospecho que son los mismos tipos de atajos que hago conscientemente para los más pequeños y fáciles.