九连环解决方案(中国古代戒指)
北宋著名词人周邦彦在《一家连锁商业中介春色》一词中,用了“信一手好牌,能作解连环”这句话。据《西湖老人繁华记》记载,南宋时,都城临安(今杭州)的市场上就有玩具出售。民间有句话叫“无解之谜易,九条链卸不下。”
元代杂剧作家郑德辉以《战国策》中的九环故事为素材,创作了杂剧《丑后无盐破环》。剧中,无盐少女以其过人的智力,轻而易举地拆除了玉指环。到了明朝,这种玩具已经相当流行了。杨慎在《明代丹铅总录》中说:“九环为玉人所制,两环互连。”
到了清代,流传更广。《红楼梦》第七回黛玉、宝玉等。是关于玩九枚戒指的。在乾隆年间的《屈家文社百科全书》中,记载了一首九环小曲:“你若有情人,给奴才一个九环,九环,九环,手指解不开。你甚至不能用刀切开它。”
16世纪,意大利人卡登在他的《盖文社会百科全书:论概率论、论赌博》一书中描述了这种玩具。
图1显示了九连环。九连环的玩法是将发卡H从重环扣上松开或放入重环扣内。玩的时候九连环主要是操作戒指使其在发卡上穿套。歧很容易被看做是九连环的变种,主要是操纵发簪,戴在环上。
九连环图1的进一步变化包括汉字拼图环,如丁环、寿环、锁、韩湘子花篮、进城、蝴蝶迎面飞、蛇环等。
而“正宗”的文献,除了寥寥数语,很少记载这些精致的造型和难拆卸的东西。只能像民谣、民间数学题、金棕榈的算法、风筝、剪纸等一样在民间流传。
世界各地都有古代艺术家。有一次去庐山游玩,看到一个老人一边做“韩湘子花篮”一边卖,都抢购一空。20世纪以来,中国古代指环领域出现了从探索到学术研究的可喜趋势。20世纪末,北京玩具协会也成立了“智力玩具小组”,研究开发这类玩具。
英国皇家学会会员、科学史家李约瑟的名著《中国科学技术史》第三卷第249页上说“例如拓扑学中的‘中国九链之谜’(可能是从计算盘演化而来的)最早是在卡当的著作中发现的,后来沃利斯为它提供了详细的数学解释。19世纪开始应用二进制计数。
为了让大家理解和比较串行拆卸的数学模型,我们将介绍直接法和二元解法。
九环图21。环1可以放下(即从发簪上取下,穿过两个横梁放下)或戴上(从底部穿过两个横梁戴上发簪),不考虑其他环是否放在发簪的上面或下面。
2.数字为3,4,5的戒指,…被戴上或放下,当且仅当数小于1的环在发卡上,而数小于2及以上的其它环都在发卡下,这与其它数更大的环无关。
3.环2可以与环1同时收起或放下,而与其他环的位置无关。
抓住这三个特点,经过一番练习,就能熟练地玩九链游戏了。
但是,你至少要做多少“动作”才能把九连环拆下来或者装上呢?
要数“棋”的个数,需要一点数学知识。这里,我们介绍一下多米利亚特的方法。自然很容易,只要你熟悉九链,想想自己的玩法流程,耐心的去读,去想。
我们把举起或放下戒指称为“一周”。总共有n个环:数字是
n,n – 1,n – 2,n – 3,…,3,2,1。
可以用画图来表示(如下图):戒指在发夹上,横线上方写对应字母,戒指在发夹下方,横线下方写对应字母。
你能找到通式吗?
那不难。①公式可以解为差分方程,也可以用归纳-猜想证明。让我们试试后者:
当n= 1,2,3,4,…时,我们得到:
1, 1, 4, 7, 16, 31, 64, 127, 256, 511,… ②
从这个角度看,奇数项2的n-1,偶数项2减1的n-1。
合并后
很明显,u = u = 1,也就是对n=1,2成立。现在,假设n=k,k+1,③成立,那么,由①
和归纳假设,还有
③公式对n=k+ 2成立,所以对所有自然数n都成立.
根据公式(3),Un的值会随着增加而迅速增加,变成一个连白天黑夜都拆不开的“百联链”。