《我的數學沒有猜想,只有定理!》第29章 他終於動筆了(2)

作者:見習人類觀察員·2小時前

整個過程,行雲流水,沒有一絲多餘的步驟。他就像一個擁有上帝視角的玩家,直接看到了迷宮的終點,然後畫出了一條直線路徑,輕鬆地繞開了所有的岔路和陷阱。

不到十五分鐘,他便寫下了全部解:(1,1)和所有形如(k2-3, k)且 k為大於等於2的正整數的解對。

李振華教授的呼吸,微微一滯。

【他……他輕鬆地繞開了所有的陷阱!用一種更高維度的視角,直接看到了問題的本質!】

如果說,之前那個京城四中的天才,是用精妙的劍法,一招一式地拆解了巨獸的防禦。那麼徐辰,就像一個神明,只是淡淡地瞥了巨獸一眼,那巨獸便自動獻上了自己的命門!

【這小子的數論功底,深不可測。】李振華教授心想。

……

徐辰沒有停頓,目光移向了第二題。

【題目二:在一個10x10的棋盤上,放置了若干個“L”形的三格骨牌(可以旋轉),每個骨牌恰好覆蓋3個方格,且互不重疊。問:棋盤上最多能空出多少個格子?】

李振華教授的眼神也變得專注起來。這是一道經典的組合幾何與染色問題的結合體,看似簡單,實則是“不變數”思想的絕佳體現。這類問題的核心,不在於去嘗試千萬種具體的擺放方案,而在於找到一個在骨牌覆蓋下保持不變的性質,從而匯出數量的上界。

【關鍵,在於染色。】李振華教授的腦海中,瞬間閃過了幾種常規的染色方案。

【最簡單的黑白二染色?不行。】他立刻否定,【一個L形骨牌,要麼覆蓋2個黑格1個白格,要麼1黑2白。這無法提供一個恆定的約束,變數太多,無法得出確定的上界。】

【那四染色法呢?根據座標的奇偶性將棋盤染成四種顏色?】他繼續思考,【這是一種更強的工具,在處理多米諾骨牌問題時有奇效。但對於L形骨牌……它的形狀不規則,旋轉後佔據的顏色組合依然會變化,還是很難找到那個簡潔的不變數。】

他知道,這道題的標準解法之一,就是透過一種更復雜的行染色或列染色,結合一些巧妙的代數論證來完成,過程並不直觀,對學生的思維轉換能力要求很高。他看到考場中已經有幾位選手在嘗試用不同的顏色塗抹草稿紙,但大多陷入了困境。

而徐辰,在短暫的思考後,動筆了。

他沒有像其他人那樣對整個10x10的棋盤進行染色,而是在草稿紙上,先畫了一個3x3的方格。然後,用三種顏色,進行了一種奇異的、從中心開始向外盤旋的螺旋式染色。

【螺旋染色?】李振華教授的眉頭微微一挑。

這種染色方式他當然見過,在一些計算機圖形學的演算法,或者更專門的組合設計理論中,這是一種處理網格問題的非主流但有效的工具。但是,把它用在C的賽場上,用在解決L形骨牌問題上?這思路太野了!

緊接著,徐辰將這個3x3的染色“模版”,推廣到了整個10x10的棋盤。

然後,李振華教授看到了讓他拍案叫絕的一幕。

徐辰基於這種獨特的染色方案,只用了短短幾行字的論證,便得出了結論:在這種螺旋染色下,100個格子中,三種顏色的格子數分別為34, 33, 33。而任何一個L形骨牌,無論它如何旋轉、如何擺放,都必然會佔據螺旋路徑上位置相鄰的三個格子(或者有特定位置關係),而根據三染色的迴圈規則,這三個格子的顏色,必然是紅、黃、藍各一個!

【我的天……】李振華教授感覺自己的喉嚨有些發乾。

他瞬間明白了這種解法的恐怖之處。

【他……他找到了這個問題的‘本徵態’!】

常規的染色法,像是用一把通用扳手去擰一顆奇形怪狀的螺絲,總有些地方不匹配。而徐辰的這種螺旋染色法,就像是專門為“L形骨牌”這顆螺絲,量身打造的一把完美的、唯一的鑰匙!它將L形骨牌的幾何特性,與染色方案的代數結構,完美地統一了起來!

因此,被骨牌覆蓋的區域中,三種顏色的數量必然是相等的。而棋盤上數量最少的那種顏色(33個),就成了木桶的短板,決定了最多隻能放下33個骨牌!

所以,最多能放置33個骨牌,覆蓋99個格子。棋盤上,最多空出 100 - 99 = 1個格子。

整個證明過程,簡潔,優美,充滿了數學的力量感。它完全繞開了去嘗試具體擺放方案的巨大工作量,直接從最抽象的結構入手,一擊致命。

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