A matemática por trás dos jogos

Quantas partidas de jogo da velha existem? Quantos sudokus? E qual a chance de uma rodada de dominó sem nenhuma dupla? Os números por trás de jogos simples.

Toda regra simples esconde números enormes. Um tabuleiro de três por três casas parece pequeno demais para render surpresas, e mesmo assim ele comporta centenas de milhares de partidas diferentes. Este texto percorre alguns jogos do TabulePlay pelo lado dos números: quantas partidas existem, quantas posições, quais são as chances de certas situações — e o que isso muda na hora de jogar.

Jogo da Velha: pequeno, mas não trivial

Um jogo da velha pode terminar de 255.168 maneiras diferentes (contando cada sequência de jogadas como uma partida): 131.184 vitórias de quem começa, 77.904 de quem joga em segundo e 46.080 empates. Se você tratar como iguais as posições que só diferem por rotação ou espelhamento do tabuleiro, sobram apenas 765 posições possíveis.

O que vale para a estratégia: o jogo da velha é resolvido. Com jogo perfeito dos dois lados, dá sempre empate — quem começa não tem vantagem se o outro não errar. Ou seja, contra um adversário que não erra, o melhor que você consegue é empatar; para vencer, é preciso que o outro cometa um erro — e a graça do jogo está em armar situações em que ele seja tentado a cometê-lo.

Xadrez: números que ninguém consegue contar

No Xadrez, o número de partidas cresce de um jeito vertiginoso. Contando as posições possíveis a cada meia-jogada (uma jogada de um lado só):

Meias-jogadasPosições possíveis
120
2400
38.902
4197.281
54.865.609

Ou seja: depois de apenas cinco meias-jogadas, já são mais de 4,8 milhões de posições. O número de posições legais no jogo inteiro é estimado entre 10 elevado a 43 e 10 elevado a 47, e o número de partidas possíveis, calculado pelo matemático Claude Shannon em 1950, é da ordem de 10 elevado a 120 — muito mais do que o número estimado de átomos no universo observável, que é da ordem de 10 elevado a 80. É por isso que nenhum computador “resolveu” o Xadrez: ele vence os humanos pela qualidade da busca, não por esgotar as possibilidades.

Sudoku: mais grades do que parece

Quantas grades de Sudoku completas e válidas existem? 6.670.903.752.021.072.936.960 — cerca de 6,67 sextilhões. Parece uma quantidade imensa, mas boa parte delas é a mesma grade “disfarçada”: trocar os números (todo 1 vira 2, e assim por diante), girar ou espelhar a grade, ou trocar linhas dentro de um mesmo bloco de três gera grades diferentes no papel, mas equivalentes. Desconsiderando essas equivalências, restam 5.472.730.538 grades “essencialmente diferentes”.

Outro número conhecido: 17. É a menor quantidade de dicas (números já preenchidos) com a qual um Sudoku consegue ter uma única solução — um resultado provado por computador em 2012, depois de anos de busca. Nenhum Sudoku com 16 dicas tem solução única.

Dominó: a matemática do baralho de 28 pedras

O dominó duplo-seis tem 28 pedras: uma para cada combinação de dois números entre 0 e 6 (sete duplas mais 21 pedras com números diferentes). Alguns números que aparecem quando você joga:

  • Cada número aparece em 7 pedras — por exemplo, o 4 está no 0-4, 1-4, 2-4, 3-4, 4-4, 4-5 e 4-6. Quando várias delas já saíram, o número fica “raro” na mesa, e uma ponta aberta nele pode travar quem não tem mais nenhuma pedra com aquele número.
  • A soma de todos os pontos do baralho é 168. Cada número de 0 a 6 aparece oito vezes (contando as duplas duas vezes), e 8 × (0+1+2+3+4+5+6) = 8 × 21 = 168. Quando o jogo fecha, é a soma dos pontos que sobraram na mão de cada um que decide a rodada — então quanto mais pontos você já jogou, menos sobra para ser contado contra você.
  • Uma mão de 7 pedras pode ser formada de 1.184.040 jeitos. E as duas mãos juntas, de mais de 137 bilhões de jeitos.
  • A chance de uma mão de 7 pedras não ter nenhuma dupla é de cerca de 9,8% (quase uma mão em cada dez). Já a chance de nenhum dos dois jogadores ter dupla é de cerca de 0,3% — é o caso raro em que ninguém pode abrir a rodada com uma dupla, e a regra do TabulePlay passa a valer: abre quem tiver a pedra de maior soma.

Campo Minado: quando só resta chutar

Um Campo Minado nível especialista tem 30 × 16 = 480 casas e 99 minas. O número de jeitos de espalhar as minas é da ordem de 10 elevado a 105. Mas a graça é outra: em boa parte das partidas dá pra resolver o tabuleiro por dedução pura, e só de vez em quando cai numa situação em que nenhuma casa é segura com certeza — o famoso “50-50”, em que a melhor jogada é escolher a de menor probabilidade de ser mina. Saber reconhecer esse momento, e não desperdiçar chutes antes de esgotar a lógica, é o que separa quem joga bem de quem só tem sorte.

2048 e Resta Um: limites que dá pra calcular

  • 2048: o nome é o objetivo, mas o jogo não termina nele. Num tabuleiro 4×4, a maior peça possível é a de 131.072 (2 elevado a 17) — um número que, na prática, quase ninguém chega perto de ver.
  • Resta Um: no tabuleiro clássico de 33 casas, começa-se com 32 pedras e uma casa vazia. Como cada salto retira exatamente uma pedra, toda solução tem exatamente 31 saltos — sem exceção. O desafio, então, não é “quantos saltos dar”, e sim não ficar sem saltos possíveis antes do 31º, com pedras isoladas espalhadas pelo tabuleiro.

O que os números ensinam

Cada um desses números aponta para uma lição de estratégia. O jogo da velha, por ser pequeno, é dominado — e ninguém precisa decorar nada. O Xadrez é grande demais para decorar, então vale aprender princípios. O Sudoku tem estrutura suficiente para ser resolvido só por regras de eliminação. O Dominó mistura sorte no sorteio das pedras com cálculo de probabilidade durante o jogo: contar as pedras que já saíram é uma vantagem real. E o Campo Minado premia quem sabe a diferença entre certeza e probabilidade.

No fim, a matemática não tira a graça dos jogos — mostra por que eles duram.

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