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WordChess · Matéria para Reflexão

A matemática de uma letra

O Q vale dez pontos e o E vale um. Esse simples fato esconde uma pequena teoria da linguagem, um argumento sobre informação e uma razão pela qual o conjunto de peças do jogo é diferente em espanhol e em inglês.

E · um ponto 12 peças no saquinho
contra
Q · dez pontos 1 peça no saquinho

Escrito e editado em inglês. Esta versão em português foi produzida por tradução automática; quando a precisão importa, o original em inglês é a referência. Ler o original em inglês →

01 · Um arquiteto conta a primeira página

Um valor é uma medida de escassez

A regra de pontuação que você encontra na primeira rodada não é uma escolha estética. É uma medição. No início dos anos 1930, um arquiteto desempregado chamado Alfred Mosher Butts decidiu criar um jogo de palavras que não fosse nem pura sorte nem puro vocabulário, e precisava de uma forma fundamentada de dar preço a cada letra. Então fez o que faz um engenheiro: contou. Butts registrou com que frequência cada letra aparecia em publicações impressas da sua época, com destaque para a primeira página do The New York Times, além do Herald Tribune e do The Saturday Evening Post. 1

Dessas contagens ele extraiu dois números de uma só vez. A quantidade, quantas peças de cada letra vão para o saquinho, acompanha o quanto a letra é comum na escrita real. O valor segue no sentido oposto: quanto mais rara a letra, mais deve render uma jogada que a use. As vogais comuns valem um único ponto; as letras que só aparecem em empréstimos e em cantos incômodos do dicionário valem o máximo do jogo. No jogo em inglês, esse máximo é de dez pontos, e só o Q e o Z o têm; como disse certa vez a BBC, Butts “calculou um valor para cada peça medindo com que frequência cada letra aparecia na primeira página do New York Times”. 2

02 · O livro-razão

A frequência, em três colunas

Alinhe as letras e o projeto se revela. O valor em pontos sobe de forma quase monotônica à medida que a frequência no mundo real cai. O E está em toda parte e é barato; o Z e o Q quase não aparecem e são caros.

Conjunto de peças em inglês: quantidade, valor e frequência da letra em textos comuns
LetraPeças no saquinhoValor em pontosFreq. em inglês
E121≈ 12.7%
A91≈ 8.2%
N61≈ 6.7%
D42≈ 4.3%
B23≈ 1.5%
K15≈ 0.8%
X18≈ 0.15%
Q110≈ 0.12%
Z110≈ 0.07%

As quantidades e os valores são os do conjunto padrão em inglês; 3 os números de frequência são as estimativas habituais para textos comuns em inglês. 4 O WordChess usa peças com valor em pontos e um conjunto de peças ponderado pela frequência, nessa tradição (100 peças em inglês, 98 letras e 2 em branco), embora cada jogador tenha um conjunto completo em vez de tirar peças de um saquinho, medido a partir dos documentos de design do jogo.

03 · A tensão do projeto

Rara o bastante para recompensar, comum o bastante para jogar

É aqui que uma ideia limpa encontra uma restrição dura. Se o valor simplesmente recompensasse a raridade, o saquinho ideal estaria abarrotado de Qs e Zs, pontos enormes à espera de quem os reivindicasse. Mas o saquinho também é uma mão da qual você precisa de fato jogar. Tire sete esquisitices de alto valor e você fica paralisado, incapaz de formar uma palavra válida. Por isso a quantidade puxa contra o valor: o saquinho precisa conter as letras mais ou menos na proporção em que a língua as usa, ou o jogo emperra.

É por isso que há exatamente um Q, e por isso seu parceiro quase inseparável, o U, ganha quatro peças próprias: um Q, e quatro Us no saquinho para lhe dar a chance de encontrar um. O Q solitário é precioso porque é quase injogável, e só é jogável porque as outras peças do saquinho foram distribuídas nas proporções da própria vida. A escassez define a recompensa; a frequência mantém o jogo em movimento.

O preço de uma peça é definido pela raridade com que a letra aparece, mas o conteúdo do saquinho é definido pela frequência com que ela aparece. As duas forças são o mesmo fato, lido de frente para trás e de trás para frente.

04 · Vinte e dois idiomas, vinte e dois conjuntos de peças

Por que o espanhol joga fora o K

Se um conjunto justo de peças é uma fotografia das frequências de letras de uma língua, então mudar de língua tem de mudar a fotografia. E muda, visivelmente. O WordChess funciona em 22 idiomas, e seu conjunto de peças é refeito para cada um, porque uma distribuição calibrada para o inglês simplesmente está errada em outros lugares. 3

Os conjuntos em espanhol vendidos fora da América do Norte eliminam totalmente o K e o W; essas letras só aparecem em espanhol em palavras importadas, de modo que um saquinho fiel não lhes dá nenhuma peça. 5 O italiano vai além e omite J, K, W, X e Y, letras que não pertencem à ortografia nativa italiana e só surgem em empréstimos. 5 Letras que o saquinho inglês raciona a uma ou duas peças cada são, em outra língua, não raras, mas ausentes. A raridade não é uma propriedade de uma letra. É uma propriedade de uma letra numa língua.

05 · A ideia profunda

A raridade de uma letra é a sua informação

Butts estava, sem o vocabulário para isso, medindo algo que um matemático formalizaria uns quinze anos depois. Em 1948, Claude Shannon fundou a teoria da informação sobre uma afirmação precisa: quanto menos previsível um símbolo, mais informação ele carrega. Uma letra que você poderia ter adivinhado lhe diz pouco; uma surpreendente lhe diz muito. A raridade é informação, e a informação se mede em bits. 6

Em seu artigo de 1951, Prediction and Entropy of Printed English (“Previsão e entropia do inglês impresso”), Shannon se propôs a pesar essa quantidade. Tratando as letras isoladamente, o inglês chega a cerca de quatro bits por letra; mas deixe o leitor usar o contexto, o fato de que um q praticamente promete um u, de que poucas palavras terminam em v, e a taxa real despenca. Os experimentos de previsão de Shannon situaram a entropia do inglês comum em algum ponto entre 0,6 e 1,3 bit por letra. 6 A maior parte do que escrevemos é redundante; as letras surpreendentes fazem o trabalho de verdade.

A mesma contabilidade já havia moldado um código anterior. Quando Samuel Morse e Alfred Vail criaram seu alfabeto, na década de 1840, conta-se que Vail estudou as caixas de tipos de uma tipografia para saber quais letras eram mais usadas e então deu a essas letras os sinais mais curtos: um único ponto para o E, um único traço para o T. 7 Códigos curtos para letras frequentes; pontos baratos para peças comuns; poucos bits para o previsível. Morse minimizou o tempo num fio, Butts equilibrou um jogo, Shannon deu nome ao número subjacente, mas os três estavam lendo o mesmo livro-razão. O valor de uma letra, ao que parece, sempre foi uma medida de quanto ela é capaz de surpreender você.

Sources & notes
  1. Wikipedia, "Alfred Butts", on Butts deriving his letter counts and values from printed frequency counts: "Butts studied the front page of The New York Times to calculate how frequently each letter of the alphabet is used." Cites Bruce Lambert, "Alfred M. Butts, 93, Is Dead; Inventor of SCRABBLE", The New York Times, 7 April 1993. en.wikipedia.org/wiki/Alfred_Butts. The wider set of sources is from Wikipedia, "Scrabble" (History): Butts tabulated letters from a dictionary, the Saturday Evening Post, the New York Herald Tribune and The New York Times, citing John Tierney, "Humankind Battles for Scrabble Supremacy", The New York Times Magazine, 24 May 1998. en.wikipedia.org/wiki/Scrabble
  2. "Scrabble: Should letter values change?" BBC News Magazine (2013), on Q and Z as the English game’s ten-point tiles and on Butts, who “calculated a value for each tile by measuring how frequently each letter appeared on the front page of the New York Times.” bbc.com/news/magazine-20984707
  3. "Scrabble letter distributions." Wikipedia, the standard English tile counts and point values. en.wikipedia.org/wiki/Scrabble_letter_distributions
  4. Letter-frequency estimates for ordinary English text (E ≈ 12.7%, T ≈ 9.1%, …), as compiled in standard references. See "Letter frequency," Wikipedia. en.wikipedia.org/wiki/Letter_frequency
  5. "Scrabble letter distributions." Wikipedia, Spanish sets outside North America omit K and W; Italian sets omit J, K, W, X and Y, as these occur only in loanwords. en.wikipedia.org/wiki/Scrabble_letter_distributions
  6. Shannon, C. E. "Prediction and Entropy of Printed English." Bell System Technical Journal 30 (1951): 50–64. Estimates the entropy of English at roughly 0.6–1.3 bits per letter with context. princeton.edu/~wbialek/rome/refs/shannon_51.pdf
  7. Cook, J. D. "How efficient is Morse code?", on Morse and Vail assigning the shortest codes to the most frequent letters (E, T). johndcook.com/blog/2017/02/08/how-efficient-is-morse-code
  8. Further reading on Scrabble letter distributions, Scrabble as a tool for Haitian Creole literacy. doi.org.
  9. Further reading on Letter frequency, [1103.2950] Fitting Ranked English and Spanish Letter Frequency Distribution in U.S. and Mexican Presidential Speeches. arxiv.org.
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