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你需要跳出构造的思维定式,转而用“染色法”
来证明其“不可能性”
。
这才是出题人想要看到的“天才的火花”
。
显然这种题就是筛选做题家和天才的!
然而,许燃的思维,再次跳出了出题人的预设。
“染色法么……可以,很标准,但不够漂亮。”
他嘴角微扬,提笔在答题纸上飞快地书写起来。
【解法一:染色证明】【我们将nxn的棋盘用四种颜色{1,2,3,4}进行染色。
令坐标为(i,j)的格子的颜色为(i2)+2(j2)+1。
即交替染成:】【1313】【2424】【1313】【2424】【可以发现,任何一个1x4的骨牌,无论横放还是竖放,都必然会恰好覆盖四种颜色各一个。
】【因此,若要完全覆盖,则棋盘中四种颜色的格子数量必须相等。
】【但当n为奇数时,四种颜色的格子数不可能完全相等。
】【当n为偶数时……】许燃的笔速极快,只用了不到二十分钟,就将一个完美无瑕、逻辑严谨的染色法证明,写满了半张答题纸。
这个答案,足以让他拿下满分。
但他停下了笔,看了一眼自己写下的证明,轻轻摇了摇头。
“太普通了。”
他拿起一张新的答题纸,在上面写下了三个大字——【解法二】。
这一次,他的思路,天马行空,完全脱离了高中竞赛的范畴。
【解法二:代数赋值法】【我们将复数域引入棋盘。
令坐标为(i,j)的格子的权值为w(i+2j),其中w=e(iπ2)=i,为四次单位根。
】【那么,整个棋盘所有格子权值的总和s=Σw(i+2j)(1≤i,j≤n)。
】【这是一个可以利用等比数列求和公式计算的几何级数……】【经过计算,当且仅当n是4的倍数时,s=0。
】【而任何一个1x4的骨牌,其覆盖的四个格子的权值之和,恒为0。
】【因此,若要用1x4骨牌完全覆盖棋盘,其充要条件是整个棋盘的权值总和s=0。
】【所以,只有当n是4的倍数时,才可能被完全覆盖。
】写完这个证明,许燃才满意地点了点头。
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