假設乙個正方體,各沿著長寬高劃分n等份得n 個小正方體,隨機去掉乙個小正方體,那(具體見描述)

時間 2021-05-05 15:34:14

1樓:mathe

這裡A,B兩者交換位置是不是需要保持所有其它小正方體的位置不變?如果不需要,那麼正常情況總是有解的,而且必然也存在移動次數最小的解。

但是我估計這裡題目的意思是保持所有其它小正方體的位置全部不變,僅交換A,B兩者的位置(所以空格的位置也保持不變),那麼這樣的移動是不存在的,這個需要用群論的知識來解釋。

我們可以對 個格仔(每個小正方體或空格會在格仔中移動)用黑白兩色染色,使得相鄰格仔的顏色不同,那麼我們知道每一次移動中,空格所在位置的顏色會發生一次變換。由於最終要求空格移動回初始位置,所以要求總共移動偶數次。

而從群論角度來說,每次移動過程交換空格和乙個小正方體的位置,如果把整個移動過程看成 個小正方體和乙個空格的置換過程,那麼整個過程經歷了偶數次這樣的置換,整個復合的置換結果是乙個偶置換。而僅交換A,B兩個小正方體,其它全部保持不變的置換是一種奇置換,兩者不可能相同,得出矛盾。所以合法的移動不存在。

關於奇偶置換,我們可以將這 個格仔總是按任意順序從1到進行編號。同樣小正方體和空格也進行編號(開始可以重疊)。於是任何時候小正方體和空格按照格仔的順序可以看成1到數字之間的乙個排序。

而我們的操作是每次可以將兩個特殊的數字進行交換(其中乙個代表空格)。

比如序列12345678,如果交換其中3和5可以變為12543678,

那麼序列中有乙個逆序數的概念,就是大的數字排在小的數字前面的數目。比如前面的初始序列***逆序數為0,而***的逆序數為3 (54,53,43三對逆序的數對)。

可以證明,每次交換乙個序列中兩個數,其逆序數奇偶性必然發生變化。

於是乙個置換過程(可以同時改變多個數字的位置),如果其逆序數發生變換,我們就叫做奇置換,不然就是偶置換。

而上面的結論說僅交換兩個數的置換是奇置換。而偶數次奇置換的復合結果是偶置換。所以可以得出本題中的矛盾

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