Bài toán sofa khiến khoa học bối rối trong 6 thập kỉ đã có lời giải

Bài toán được đưa ra bởi Leo Moser, một nhà toán học người Áo gốc Canada vào năm 1966. Moser đặt ra câu hỏi: Đâu là chiếc sofa lớn nhất và hình dạng của nó ra sao để có thể di chuyển qua góc vuông của một hành lang chữ L.

Mặc dù điều này có vẻ đơn giản, nhưng về mặt toán học, nó khá phức tạp, vì liên quan đến cả việc tối ưu hóa diện tích và chuyển động của vật thể.

Nếu như sử dụng một ghế sofa hình vuông, điều này sẽ dễ như trở bàn tay. Tuy nhiên, nếu ghế sofa có hình chữ nhật cấu thành từ 2 hình vuông, rõ ràng nó sẽ bị kẹt lại.

Jineon Baek, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ về toán học tại Đại học Yonsei (Hàn Quốc) là người đã tìm ra câu trả lời cho bài toán hóc búa này.

Trong báo cáo dài 100 trang được đăng tải ngày 24/11, Baek kết luận rằng đối với một hành lang có chiều rộng giả định là 1 đơn vị, thì diện tích tối đa của chiếc ghế sofa trong tưởng tượng có thể là 2,2195 đơn vị để di chuyển được qua góc vuông.

Trước Baek, từng có nhiều nhà toán học cố gắng giải bài toán này.

Người đầu tiên là John Hammersley, một nhà toán học người Anh. Ông chỉ mất 2 năm sau khi bài toán được đưa ra để phát hiện ra rằng, một ghế sofa với hình dạng chữ nhật sẽ không thể giải được bài toán.

Thay vào đó, ghế sofa phải được điều chỉnh, để có hình tựa như bán nguyệt. Bằng cách này, chiếc ghế có thể sở hữu diện tích tối đa lên tới 2,2074 đơn vị, theo tính toán của John Hammersley.

Gần 1/4 thế kỷ sau, Joseph Gerver, một nhà toán học đến từ Đại học Rutgers (Mỹ) đã chứng minh rằng chiếc ghế có thể đạt phạm vi diện tích từ 2,2195 đến 2,37 đơn vị.

Trong đó, 2,37 được Gerver đánh giá là giới hạn trên của chiếc ghế có thể đạt được. Chiếc ghế sofa trong nghiên cứu của Gerver là một chiếc ghế dài hình chữ U, tạo thành từ 18 đường cong riêng biệt, giúp nó có thể thu gọn quanh góc mà không bị mắc kẹt.

Dẫu vậy, Jineon Baek đã sử dụng các thuật toán với sự hỗ trợ của máy tính để bác bỏ giới hạn trên được Gerver đưa ra. Qua đó, khẳng định chiếc ghế lớn nhất có diện tích là 2,2195 đơn vị để di chuyển qua góc chữ L rộng 1 đơn vị.