魔方吧·中文魔方俱乐部

标题: 与魔方有关的问题 [打印本页]

作者: Cielo    时间: 2008-7-18 22:29:32     标题: 与魔方有关的问题

<P>一个三阶魔方,如果只允许转动U面和R面,问一共能产生多少种不同的角块位置的状态(就是说不考虑角块色向,只考虑位置,有多少种不同的状态)?</P>
<P>&nbsp;</P>
<P>摘自《Handbook of CUBIK MATH》(作者A.H.Frey, D.Singmaster)习题7.5-1</P>
作者: 乌木    时间: 2008-7-18 23:13:30

如果再加不考虑棱块变化,答案是不是6!=720 ?如果棱块不许移动,则答案是不是6!/ 2=360 ?

问题是,我的考虑中没有用到只转U和R这条件,只考虑了5号角和6号角最后不动等,而中间过程是允许动的,也就是不限于转U和R,不知答案是否一样?

那只许转U和R的条件是否属于“捆绑”魔方了?是否影响答案?

-----------------------------------

下面g老师的java图失效了,我代为补充于此。

4楼的:
[java3=300,300]
  [param=scrptLanguage]SupersetENG[/param]
  [param=beta]29[/param]
  [param=stickersFront]4,6,6,0,0,6,0,0,6[/param]
  [param=stickersRight]6,6,6,6,6,6,6,6,6[/param]
  [param=stickersDown]0,0,6,0,0,6,0,0,6[/param]
  [param=stickersBack]6,6,4,6,0,0,6,0,0[/param]
  [param=stickersLeft]4,6,4,0,0,0,0,0,0[/param]
  [param=stickersUp]4,6,6,6,6,6,4,6,6[/param]
[/java3]


5楼的:
[java3=300,300]
  [param=scrptLanguage]SupersetENG[/param]
  [param=scrpt]U2 R' U' R' U' R U R U R U[/param]
  [param=beta]29[/param]
[/java3]


6楼的:
[java3=300,300]
  [param=scrptLanguage]SupersetENG[/param]
  [param=beta]29[/param]
  [param=stickersFront]4,3,4,0,0,6,0,0,4[/param]
  [param=stickersRight]4,3,4,6,6,6,4,6,4[/param]
  [param=stickersDown]0,0,4,0,0,6,0,0,4[/param]
  [param=stickersBack]4,3,4,6,0,0,4,0,0[/param]
  [param=stickersLeft]4,3,4,0,0,0,0,0,0[/param]
  [param=stickersUp]4,3,4,3,6,3,4,3,4[/param]
[/java3]

[ 本帖最后由 乌木 于 2009-4-14 17:44 编辑 ]
作者: bbshanwei    时间: 2008-7-19 00:10:03

一直以来关于魔方的纯理论东西我知道的就是少。
作者: ggglgq    时间: 2008-7-19 05:32:17

&nbsp; <BR>&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <FONT color=blue><STRONG>一、单考虑 正六面体三阶魔方“角块”的位置状态(不考虑“棱块”)。</STRONG></FONT><BR>&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 此时,除了两个固定的“白角块”不能动外,其他六个自由“角块”<BR>&nbsp; <BR>任选两个“排”到两个“蓝角块”的位置,共有 6 × 5 = 30 种排列方法。<BR>&nbsp; <BR>令人无奈的是,剩下可怜的四个“角块”只能在右边乖乖地原地“兜圈子”。<BR>&nbsp; <BR>&nbsp; <BR>&nbsp; <BR>&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>

<applet code="ch.randelshofer.rubik.RubikPlayerApp.class" codebase="http://bbs.mf100.org" archive="rubikplayer.jar" width="300" height="300">
<param name="ColorTable" value="0xf8f8f8,0x00732f,0xff4400,0xffd200,0x003373,0x8c000f,0x858585">
  <param name="scrgptLanguage" value="SupersetENG">
  <param name="stickersFront" value="4,6,6,0,0,6,0,0,6">
  <param name="stickersRight" value="6,6,6,6,6,6,6,6,6">
  <param name="stickersDown" value="0,0,6,0,0,6,0,0,6">
  <param name="stickersBack" value="6,6,4,6,0,0,6,0,0">
  <param name="stickersLeft" value="4,6,4,0,0,0,0,0,0">
  <param name="stickersUp" value="4,6,6,6,6,6,4,6,6">
</applet>

&nbsp; <BR>&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 因此,这种情况 6 个自由“角块”只能产生相对与固定“角块” 的 <BR>&nbsp; <BR>&nbsp;6 × 5 × 4 = 120 种不同的位置状态。<BR>&nbsp; <BR>&nbsp; <BR>&nbsp;
作者: ggglgq    时间: 2008-7-19 05:33:36

&nbsp; <BR>&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <FONT color=blue><STRONG>二、给大家一个 正六面体三阶魔方“棱块” 的 只允许转动 U 面 和 R 面<BR>&nbsp; <BR>的“三置换”公式:<BR></STRONG></FONT>&nbsp; <BR>&nbsp; <BR>&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<FONT color=blue size=6><STRONG> U2R'U'R'U'RURURU <BR></STRONG></FONT>&nbsp; <BR>&nbsp; <BR><APPLET codeBase=http://bbs.mf100.org height=300 archive=rubikplayer.jar width=300 code=ch.randelshofer.rubik.RubikPlayerApp.class><PARAM NAME="scrgpt" VALUE="U2R'U'R'U'RURURU"><PARAM NAME="scrgptlanguage" VALUE="SupersetENG"><PARAM NAME="colortable" VALUE="0xf8f8f8,0x00732f,0xff4400,0xffd200,0x003373,0x8c000f,0x858585"></APPLET> &nbsp; <BR>&nbsp; <BR>&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 这种“三置换”公式,可以不破坏 正六面体三阶魔方 的其他各块,独立<BR>&nbsp; <BR>进行 正六面体三阶魔方“棱块” 的“三置换”。 <BR>&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 其他只允许转动 U 面 和 R 面的不同“棱块” 的“三置换”公式,大家<BR>&nbsp; <BR>自己可以通过上面的公式进行相似变换(或 共轭变换)即可。<BR>&nbsp;&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp; <BR>

[ 本帖最后由 ggglgq 于 2008-7-19 05:35 编辑 ]
作者: ggglgq    时间: 2008-7-19 05:36:25

&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <FONT color=blue><STRONG>三、同时考虑“棱块”的 正六面体三阶魔方“角块”的位置状态。<BR></STRONG></FONT>&nbsp; <BR>&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 类似上面的“三置换”公式,可以把除了固定的“白块”及“蓝角块”<BR>&nbsp; <BR>以外,其他七个自由“棱块”任选四个“排”到四个“黄棱块”的位置,共有 <BR>&nbsp; <BR>&nbsp;7 × 6 × 5 × 4 = 840 种排列方法。 这时,剩下的三个“棱块”也只能做<BR>&nbsp; <BR>“三置换”了。<BR>&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;

<applet code="ch.randelshofer.rubik.RubikPlayerApp.class" codebase="http://bbs.mf100.org" archive="rubikplayer.jar" width="300" height="300">
<param name="ColorTable" value="0xf8f8f8,0x00732f,0xff4400,0xffd200,0x003373,0x8c000f,0x858585">
  <param name="scrgptLanguage" value="SupersetENG">
  <param name="stickersFront" value="4,3,4,0,0,6,0,0,4">
  <param name="stickersRight" value="4,3,4,6,6,6,4,6,4">
  <param name="stickersDown" value="0,0,4,0,0,6,0,0,4">
  <param name="stickersBack" value="4,3,4,6,0,0,4,0,0">
  <param name="stickersLeft" value="4,3,4,0,0,0,0,0,0">
  <param name="stickersUp" value="4,3,4,3,6,3,4,3,4">
</applet>
<BR>&nbsp; <BR>&nbsp; <BR>&nbsp; <BR>&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 从而,相对于某一种正六面体三阶魔方“角块”的位置状态,其他七个<BR>&nbsp; <BR>自由“棱块”有 7 × 6 × 5 × 4 × 3 = 2520 种不同的位置状态。<BR>&nbsp; <BR>&nbsp; <BR>&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 因此,同时考虑“棱块”的 正六面体三阶魔方“角块”的位置状态 有<BR>&nbsp; <BR>&nbsp;120 × 2520 = 302400&nbsp; 种不同的方法。<BR>&nbsp; <BR>&nbsp; <BR>&nbsp; <BR>&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<FONT color=blue><STRONG> 注:以上方法均按题意,不考虑角块色向、棱块色向,只考虑它们的位置。</STRONG></FONT><BR>&nbsp; <BR>&nbsp; <BR>&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>&nbsp; <BR>&nbsp; <BR>&nbsp; <BR>&nbsp;
作者: Cielo    时间: 2008-7-20 09:50:20

<P>这题我也不会做,但根据书最后附的答案,120是正确的!</P>
<P>&nbsp;</P>
<P>但感觉4楼的理由还不够充分啊!就是说如何证明:当两个蓝角块位是我们已经取定的两块时,余下的4个角块一共只有4种不同的位置状态。</P>
作者: Cielo    时间: 2008-7-20 09:56:29

<P>
原帖由 <I>乌木</I> 于 2008-7-18 23:13 发表 <A href="http://bbs.mf8-china.com/redirect.php?goto=findpost&amp;pid=187267&amp;ptid=11384" target=_blank><IMG alt="" src="http://bbs.mf8-china.com/images/common/back.gif" border=0></A> 如果再加不考虑棱块变化,答案是不是6!=720 ?如果棱块不许移动,则答案是不是6!/ 2=360 ? &nbsp; 问题是,我的考虑中没有用到只转U和R这条件,只考虑了5号角和6号角最后不动等,而中间过程是允许动的,也就是 ...
</P>
<P>&nbsp;</P>
<P>原题是不考虑棱块的,但只允许转动U和R确实相当于一个捆绑魔方,所以答案不是720.</P>
<P>&nbsp;</P>
<P>现在这题就变成证明题了,证明答案是120<IMG alt="" src="http://bbs.mf8-china.com/images/smilies/default/lol.gif" border=0 smilieid="12"> </P>
<P>&nbsp;</P>
<P>那本书后面关于这题的答案很详细,我觉得很巧妙。希望大家能找到自己的证明方法!</P>
<P>&nbsp;</P>
作者: kexin_xiao    时间: 2008-7-21 12:49:39

这样的问题,我只能说——学习!
作者: ggglgq    时间: 2008-7-23 09:08:08

&nbsp; <BR>&nbsp; <BR>&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 楼主的题目,不单单“角块位置”的规律有趣,“棱块位置”的规律也很有趣。<BR>&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 大家可以试着论证。(方法不限,提倡越多越好)<BR>&nbsp; <BR>&nbsp; <BR>&nbsp; <BR>&nbsp;
作者: Cielo    时间: 2008-7-25 09:38:32

<P>呵呵我也再考虑一下棱位置的问题。</P>
作者: Cielo    时间: 2008-7-29 23:38:02

<P>因为角块只有120种位置,所以不可能出现两角交换,否则角块有6!= 720种位置。</P>
<P>由于棱块交换与角块交换一定同时发生,所以不会出现两棱交换的情况,所以至多有7!/ 2 = 2520种。</P>
<P>&nbsp;</P>
<P>另一方面,只用U、R两个面,可以从7个棱块中任选一个放到ul位,</P>
<P>此时,余下的6个棱块中可任选一个放到uf位,</P>
<P>此时,余下的5个棱块中可任选一个放到ub位,</P>
<P>此时,余下的4个棱块中可任选一个放到ur位,</P>
<P>此时,余下的3个棱块只能进行三循环,</P>
<P>所以至少有7*6*5*4*3=2520种。</P>
作者: 乌木    时间: 2008-7-30 11:58:52

但是,下图表明仅仅转U和R完全可以有两棱互换的情况嘛?角块和棱块各有一个偶轮换,没问题。

[java3=300,300]
  [param=scrptLanguage]SupersetENG[/param]
  [param=scrpt]U R U R' U R U2 R' [/param]
  [param=beta]29[/param]
[/java3]

[ 本帖最后由 乌木 于 2009-4-14 17:13 编辑 ]
作者: 乌木    时间: 2008-7-30 15:19:21

类似的如:R' U' R U' R' U2 R U' ;R U R' U R U2 R' U ;R U R U' R U R2 U' ,等。可见,如果说那6个角块不会有两角互换的话,那么还是会转而允许有一个四角轮换,这么一来,棱块就必然随着也有奇数个偶轮换--实际试试,已经看到棱块有一个二置换,还不止一例。所以,那7!大概不必除以2的吧?

[ 本帖最后由 乌木 于 2008-7-30 19:12 编辑 ]
作者: 乌木    时间: 2008-7-30 20:09:30

其实,仅仅做了U R U 之后,角块发生了一个6置换,棱块发生了一个5置换和一个2置换--已经有棱块二置换(2号棱和4号棱互换)了。

[ 本帖最后由 乌木 于 2008-7-30 20:35 编辑 ]
作者: chuan1392010    时间: 2008-7-30 20:14:53

只有看的份,一点都不懂!
作者: Cielo    时间: 2008-7-30 22:32:43

<P>
原帖由 <I>乌木</I> 于 2008-7-30 15:19 发表 <A href="http://bbs.mf8-china.com/redirect.php?goto=findpost&amp;pid=197385&amp;ptid=11384" target=_blank><IMG alt="" src="http://bbs.mf8-china.com/images/common/back.gif" border=0></A> 类似的如:R' U' R U' R' U2 R U' ;R U R' U R U2 R' U ;R U R U' R U R2 U' ,等。可见,如果说那6个角块不会有两角互换的话,那么还是会转而允许有一个四角轮换,这么一来,棱块就必然随着也有奇数个偶轮换--实 ...
</P>
<P>&nbsp;</P>
<P>确实如此,既然可以有对换出现那么就不用除以2了!</P>
作者: 乌木    时间: 2008-7-31 10:03:23

原帖由 Cielo于 2008-7-30 22:32 发表    确实如此,既然可以有对换出现那么就不用除以2了!


那么,g老师在6楼说的2520和你说的7!=5040,哪个对呢?这问题蛮有意思啊。

此外,既然由于限于转U和R,使得6个角块的转出态数从6!=720降为120,那么,为何同样的限转,7个棱块的转出态数不减少,仍为7!呢?

看看g老师那计算( 7 × 6 × 5 × 4 × 3 = 2520 )还是蛮有道理,如果从7!=5040出发,再如此这般地去修正;发现问题后又取消修正,但结果5040好像仍有什么问题。是否不要从7!出发计算?

[ 本帖最后由 乌木 于 2009-4-14 17:18 编辑 ]
作者: 乌木    时间: 2008-7-31 12:13:09     标题: 回复 4# 的帖子

4楼g老师说“…………令人无奈的是,剩下可怜的四个‘角块’只能在右边乖乖地原地“兜圈子”。”

不知该如何证明这句话。(我初步搜索了一下“顶层一步式1211”,未见反例,但这决不是证明。)

本来,四个角块在四个位置上的排列数为4!=24,为什么本题限于转U和R之后,这四个角块就没有了别的位置变化,只余留四个角块整体“兜圈子”的四种位置态了?

魔方局部捆绑之后的有关问题确实蛮有趣啊。

[ 本帖最后由 乌木 于 2009-4-14 17:20 编辑 ]
作者: 乌木    时间: 2008-7-31 15:11:05

再说明一下21楼我的问题。1号角位和2号角位上的实际角块给定之后,并非不能做U动作(否则,只能做R层的动作的话,当然只有R层的四个角块整体“兜圈子”了),而是尽管可以动U和R层,但终态要保持1、2号位上的为给定的角块。那么,为什么终态时R层的四个角块的位置状态还是只有那整体“兜圈子”的四种位置态之一呢?

在题目的条件下,可供调动的角块有6个,棱块有7个。好像只转U和R时,同一层内的棱块可以两棱互换(并另两棱位置不变),同一层内的角块却不能两角互换(并另两角位置不变)。两者的变化性质怎么会如此不同呢?

如果不限转,要让同一层内的角块发生两角互换(并另两角位置不变)是不是非得至少有三个表层转动才行?也就是说,在限转U和R的条件下,是否无法实现同一层内的两角互换(并另两角位置不变)?

不知我说清楚了吗?

[ 本帖最后由 乌木 于 2009-4-14 17:22 编辑 ]
作者: 乌木    时间: 2008-7-31 17:38:36     标题: 回复 23# 的帖子

谢谢。23楼的6个角块的位置态我也做出过。

我的问题是,限用U和R之后,先求得1号角位和2号角位上的角块变化数为 6×5=30种,接下来,对于1、2号角位上的角块确定为某两个角块(即30种情况的任一种)之后,其余四个在R层的角块,在允许并只许转U和R时,为什么不是4!=24种位置态,而只有4种位置态?这一点有所证明的话,答案120就得到证明了。

-----------------------------------------------

咦,发表后发现23楼的跟帖没了?!
-----------------------------------------------

我的想法是,如果能证明下图状态在只许转U、R时无法得到的话,那答案120也就得到证明了。

只许转U、R的话可以得到下面的态吗?

[java3=300,300]
  [param=scrptLanguage]SupersetENG[/param]
  [param=beta]29[/param]
  [param=stickersFront]4,6,0,0,0,6,0,0,0[/param]
  [param=stickersRight]1,6,1,6,1,6,1,6,1[/param]
  [param=stickersDown]2,2,2,2,2,6,2,2,2[/param]
  [param=stickersBack]3,6,4,6,3,3,3,3,3[/param]
  [param=stickersLeft]0,6,3,4,4,4,4,4,4[/param]
  [param=stickersUp]5,6,5,6,5,6,5,6,5[/param]
[/java3]

[ 本帖最后由 乌木 于 2009-4-14 17:54 编辑 ]
作者: 乌木    时间: 2008-7-31 18:26:55

换言之,如果能证明在只许转U、R时23楼java 图示态可以得到(或者给出仅仅一个实例)的话,那就表明答案120是错的。

[ 本帖最后由 乌木 于 2008-7-31 18:28 编辑 ]
作者: Cielo    时间: 2008-7-31 23:38:07     标题: 回乌木先生

<P>回20楼:注意到lgq老师所说的2520是在角位置固定的条件下来考虑的,也就是说对120种不同的角位置状态中的每一种,都有2520种棱位置状态。</P>
<P>而5040是不考虑角位置的。</P>
<P>&nbsp;</P>
<P>回21楼:我也不了解“…………令人无奈的是,剩下可怜的四个‘角块’只能在右边乖乖地原地‘兜圈子’”这句话的原因</P>
<P>&nbsp;</P>
<P>回22楼:变化性质不同的原因,我猜是因为U层与R层虽然各含4个棱块和4个角块,但是两层相交处有2个角块,却只有1个棱块!</P>
<P>&nbsp;</P>
<P>回23、24楼:不知为什么我看得见第一页中ggglgq的java图,但看不见第三页乌木先生的<IMG alt="" src="http://bbs.mf8-china.com/images/smilies/default/mad.gif" border=0 smilieid="11"> </P>
<P>不过那本书上有证明过程,巧妙地证明了确实只有120种。如果大家需要的话,我可以把答案发上来的<IMG alt="" src="http://bbs.mf8-china.com/images/smilies/default/smile.gif" border=0 smilieid="1"> </P>
作者: 乌木    时间: 2008-8-1 00:55:46

那么,我把java图重新贴一下,不知你能看到否。图题为“限转U、R的话可以得到此态吗?”

[java3=300,300]
  [param=scrptLanguage]SupersetENG[/param]
  [param=beta]29[/param]
  [param=stickersFront]4,6,0,0,0,6,0,0,0[/param]
  [param=stickersRight]1,6,1,6,1,6,1,6,1[/param]
  [param=stickersDown]2,2,2,2,2,6,2,2,2[/param]
  [param=stickersBack]3,6,4,6,3,3,3,3,3[/param]
  [param=stickersLeft]0,6,3,4,4,4,4,4,4[/param]
  [param=stickersUp]5,6,5,6,5,6,5,6,5[/param]
[/java3]

[ 本帖最后由 乌木 于 2009-4-14 17:58 编辑 ]
作者: popopopolo    时间: 2008-8-1 01:05:23

我用Cube Explorer算到深度25步还算不出来.....期待老师们用理论解决
作者: Cielo    时间: 2008-8-1 10:11:17

<P>看到乌木先生26楼的图了</P>
<P>&nbsp;</P>
<P>我一开始也是这样想的,但没有证明出来<IMG alt="" src="http://bbs.mf8-china.com/images/smilies/default/sweat.gif" border=0 smilieid="10"> </P>
作者: wxl5188    时间: 2008-8-1 10:25:00

太难了,但我知道大学时候教我概率的老师肯定能算明白.他实在太牛了!
作者: Cielo    时间: 2008-8-1 10:48:27

<P>
原帖由 <I>wxl5188</I> 于 2008-8-1 10:25 发表 <A href="http://bbs.mf8-china.com/redirect.php?goto=findpost&amp;pid=198881&amp;ptid=11384" target=_blank><IMG alt="" src="http://bbs.mf8-china.com/images/common/back.gif" border=0></A> 太难了,但我知道大学时候教我概率的老师肯定能算明白.他实在太牛了!
</P>
<P><IMG alt="" src="http://bbs.mf8-china.com/images/smilies/default/smile.gif" border=0 smilieid="1">&nbsp;是啊,这本来就只是一个数学题而已:</P>
<P>&nbsp;</P>
<P>六个数排成这样236</P>
<P>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 145</P>
<P>左边的23可以顺时针转,右边的36也可以顺时针转,就可以得到126、243之类的排列。</P>
<P>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 14&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 45&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 435&nbsp;&nbsp;&nbsp; 156</P>
<P>&nbsp;</P>
<P>问一共能得到多少种不同的排列?</P>

[ 本帖最后由 Cielo 于 2008-8-1 10:51 编辑 ]
作者: 乌木    时间: 2008-8-1 16:51:44

补充一下,照1楼的题意,左边的 左边的2314.GIF 等等和右边的 右边的3645.GIF 等等都还可以逆时针转90°及转180°。如果不做这补充也可,但要补充说明可以一次连续转任意个90°,再转另一边四个新的数。总之,还是1楼的魔方题目的条件表达得最清楚。

[ 本帖最后由 乌木 于 2008-8-1 16:57 编辑 ]

附件: 左边的2314.GIF (2008-8-1 16:51:44, 972 Bytes) / 下载次数 45
http://bbs.mf8-china.com/forum.php?mod=attachment&aid=MjIxODd8YjkwMGVjOWR8MTc0MzcxNDE2MHwwfDA%3D

附件: 右边的3645.GIF (2008-8-1 16:51:44, 970 Bytes) / 下载次数 41
http://bbs.mf8-china.com/forum.php?mod=attachment&aid=MjIxODh8MGY2N2ZjOTl8MTc0MzcxNDE2MHwwfDA%3D
作者: Cielo    时间: 2008-8-22 11:26:40

原帖由 <I>earthengine</I> 于 2008-8-20 14:18 发表 <A href="http://bbs.mf8-china.com/redirect.php?goto=findpost&amp;pid=218718&amp;ptid=12859" target=_blank><IMG alt="" src="http://bbs.mf8-china.com/images/common/back.gif" border=0></A> 现在我们来应用这个方法解决乌木提出的问题:LU魔方角块的自由度问题。<BR><BR>LU只不过是两个四轮换而已。但是它们有两个相连的交点。在交点处L和U的转动方向是相反的。所以我们可以据此进行编号L=[1234],U=[3564]。<BR><BR>第一个节点的固定永远不是问题。因此我们只要关心如何将节点移动到2这个位置。我们能不能找到一个保持1不变的公式,能把3456中的某一个移动到2呢?让我们祭出法宝——相似变换来解决这个问题。因为我们想保持L不变,因此希望寻求U的相似变换。其中最简单的候选也许是(L)(U)(L')了。我们看看它的循环式:
<BLOCKQUOTE>[1234][3564][1432]</BLOCKQUOTE>化简后得到[2563]。成功了!356等位置现在可以都到达位置2了,而1保持不动。还有一个4无法达到。根据相似变换原理,U能把4变走,所以我们再来看看
<BLOCKQUOTE>(U)(L)(U)(L')(U')=[3564][1234][3564][1432][3465]</BLOCKQUOTE>
<P>这个循环式很长,不过化简后就是[2354]。这样2就可以到达位置4了。 ...
</P>
<P>&nbsp;</P>
<P>也许<EM>earthengine</EM> 说的是这个问题吧,但我还是不太了解你所说的“自由度”的具体定义。</P>
作者: earthengine    时间: 2008-8-23 19:39:34

原帖由 <i>Cielo</i> 于 2008-8-22 11:26 发表 <a href="http://bbs.mf8-china.com/redirect.php?goto=findpost&amp;pid=219941&amp;ptid=11384" target="_blank"><img src="http://bbs.mf8-china.com/images/common/back.gif" alt="" border="0"></a>

&nbsp;
也许earthengine 说的是这个问题吧,但我还是不太了解你所说的“自由度”的具体定义。
<br>我说的就是这个没错。基本上,自由度就是说,你能随意确定多少个节点的位置。对于LU来说,我们只能确定其中2个,然后只能剩下一个4轮换。所以它的自由度是3。<br>
作者: Cielo    时间: 2008-9-8 21:42:42

等了这么久也没人给出证明
发一部分书上的答案吧:
与28楼的想法类似,用数字来代表可以动的6个角块,ufl=1,ulb=2,ubr=3,urf=4,dfr=5,drb=6
那么U的效果是(1,2,3,4)(也就是说块1到了位置2,2到了3,3到了4,4到了1),
R的效果是(6,5,4,3)

下面是比较巧妙的一步:我们不只是考虑一个角块,而是考虑由两个角块组成的“角块对”。由于我们已经用数字表示了,所以也就是考虑“数对”:ij(ij和ji表示同一个“角块对”,所以不妨设i<j)

这样一共有6C2=15个“数对”,我们将它们分为5组,每组3个。

但具体怎么分呢?未完待续,这也算是个提示吧,希望大家能继续思考)
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[ 本帖最后由 Cielo 于 2011-8-28 22:04 编辑 ]
作者: Cielo    时间: 2008-9-13 18:12:36

接着发答案吧:

15个数对分为5组,分别是
A={12,35,46}
B={16,23,45}
C={15,26,34}
D={14,25,36}
E={13,24,56}

现在U使12->23,35->45,46->16,也就是A->B,于此类似可以发现,U实际效果是形成了轮换(A,B,C,D)
而R形成了轮换(B,C,D,E)

也就是说,对于任何一个由U、R形成的公式,它的效果是形成了ABCDE的一个排列。
下面要证明:两个公式X和Y,如果它们形成的两个关于ABCDE的排列相同,那么它们在魔方上产生的效果也是一样的。
(未完待续)
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[ 本帖最后由 Cielo 于 2011-8-28 22:05 编辑 ]
作者: Cielo    时间: 2008-9-19 13:40:37

要证明:两个公式X和Y,如果它们形成的两个关于ABCDE的排列相同,那么它们在魔方上产生的效果也是一样的。
实际上就是要证明:如果公式Z将ABCDE的某一个排列仍变回那个排列本身,那么Z实际上没有改变原来所有角块的位置。…………①

下面用反证法,
假设Z将 i 号角块移到 j 号角位,由于ij下标对(不考虑顺序)必然在ABCDE的某一个中,不妨设为A,
由于Z仍将集合A变为A自身,而i变为j,所以ij变为ji;

然后考虑另一个集合B,则B中有ik和jm;一定可以找到一个集合,不妨设为C,其中有jk和in,n≠m,这是因为ABCDE的取法决定的。

由于Z仍将集合B变为B自身,而i与j互换,所以ik与jm互换,即k与m互换;
类似的,Z仍将集合C变为C自身,而i与j互换,所以in与jk互换,即n与k互换;这样得出m=n,矛盾!则①得证。

这样由于ABCDE这5个集合的排列只有5!=120种,所以至多只有120种状态。

而很早就有回帖说至少120种,所以就正好是120种了。
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[ 本帖最后由 Cielo 于 2011-8-28 22:08 编辑 ]
作者: 焚寂    时间: 2011-8-27 23:39:36

围观一下吧!!!看的一头雾水!!!




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