《啊哈!靈機一動》-十五訣竅
來源:數(shù)學E網 2007-11-09 14:20:24
解決此游戲的訣竅在于認識到這在數(shù)學上等同于劃井游戲。令人驚訝的是,這一等式是基于10―shu,即最先在古中國發(fā)現(xiàn)的3―3數(shù)字魔方。
為欣賞這一魔方的奇妙.讓我們列出三個不同數(shù)字(除0外)相加等于l5的表,一共有8組:
1+5+9=15
1+6+8=15
2+4+9=15
2+5+8=15
2+6+7=15
3+4+8=15
3+5+7=15
4+5+6=15
現(xiàn)在仔細觀察獨特的3―3數(shù)字魔方:
2 9 4
7 5 3
6 1 8
注意共有8行:3組橫行,3組縱行,2組斜行。每一行確定的8組數(shù)字之和均為15。因此,每一個贏的組合都是魔方中的一橫、一縱或一斜行,F(xiàn)在很容易看出,每次游藝比賽實際上相當于劃井游戲。設盤者有一個劃在卡片上的“路數(shù)”,他可以從桌子下看到,而其他人則看不到。雖然只有一個“路數(shù)”模式,但是可以旋轉四個不同位置。每一個位置可以反映另外四種組臺。每一種組合都是玩游戲的訣竅。
在進行15游戲時,如果玩得正確就不會輸。如果兩個對手都玩得正確,則游戲結果就是平局。然而設盤者的對手由于不知道是在玩劃井游戲,因而處于十分不利的地位。這就使設盤者很容易設置對己有利的騙局。
為更準確地看出這一過程,讓我們在圖5―1中作游戲。第一步是步驟1,盡管設盤者后行,但他可以在第六步設置一個陷阱,以保證在第八步取勝。不管婦人在第七步時如何放置,任何會玩劃井游戲的人在魔方的幫助下都不會輸。
圖5-1
同型(數(shù)學等式)是數(shù)學上最重要的概念之一。通過演化成已知的同型式,可以在很多情況下解決許多問題。隨著數(shù)學越來越復雜,從發(fā)現(xiàn)同型而使其簡化的意義上說,數(shù)學也同時變得更加統(tǒng)一了。例如,當著名的四色地圖定理在1976年被證明時,一系列其它重要的推測也被同時證實,在其它數(shù)學分支中,已知這些推測是四色理論型的。
為加強對同型這一基本概念的理解,我們考慮下面的文字游戲。
有九行詞:
兩個玩游戲者依次劃出一個詞并標記好,首先劃出含有相同字母的三個詞者為勝者。也許玩上好多回你才會發(fā)現(xiàn),這只不過也是在玩劃井游戲。通過把詞填入劃井游戲板中的九個單元,可以很容易看出其同型性。仔細觀察可發(fā)現(xiàn),每一個有相同字母的一組都是一個直行:一橫、一縱或一斜行。玩此文字游戲就像玩劃井游戲或15游戲一樣。
玩此類游戲的最佳方法是在有空格的卡片上填入每一個數(shù)字、文字或符號。把這些卡片擺放在桌子上,兩個游戲者依次畫卡,直到決出勝者。在你完全了解了這些游戲的同型性后,考慮下面的網絡游戲。如圖5―4所示。
有八個鎮(zhèn)子被公路聯(lián)接。兩個游戲者分別用不同顏色的筆,依次把任何一條路涂上色。注意哪些路是通過哪些鎮(zhèn)子。首先畫出三條通過同一鎮(zhèn)子者為勝者。乍一看這個游戲與我們分析過的游戲毫無相關聯(lián)之處。實際上,這也是一個同型的劃井游戲。
同型性在于圖4所示的路的標號,其中每一排對應魔方中的幾個單元。地圖上的每一個鎮(zhèn)子對應著魔方中三個單元組成的一個直行。與前相同,是一個完全的同型。所有會玩劃井游戲的人也都會玩涂地圖路線游戲。
圖5―5顯示出880個不同類型(不計循環(huán)和重復)之一的4―4魔方。魔數(shù)為34。這樣一個方框可以指導玩34游戲嗎?即游戲者依次從1至16選擇4個數(shù)字(每個數(shù)字只能選一次),首先將選出的數(shù)字相加為34者為勝者。這個游戲與在所示的魔方上玩4―4劃井游戲同型嗎?答案是否定的,你知道為什么嗎?
有可能改變劃井游戲的規(guī)則,在允許獲得四個單元的模式而不是直行的情況下,在兩個游戲之間建立起同型性嗎?
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