首页 理论教育 倒立金字塔图的数学奥妙及定理

倒立金字塔图的数学奥妙及定理

时间:2023-11-08 理论教育 版权反馈
【摘要】:小王子很快得到以下填法:然后他试RP:接下来他试试RP:他再试RP:“小王子,你看到什么奥妙的地方吗?”“你现在用1填在金字塔图上的最左上角的小三角形,看有什么变化?”小王子给出了以下RP、RP及RP的3个结果。RP有0个,3个,1个RP有0个,6个,3个RP有0个,10个,6个“小王子,你能看出这里有什么美妙的现象吗?”经过25分钟的观察和计算,小王子给出以下答案。小王子这次用不到10分钟的时间,迅速地得到这样的定理。

倒立金字塔图的数学奥妙及定理

“好,现在我们玩一个倒立金字塔图的游戏。

令n≥2,倒立金字塔图RP(n)是n层的由三角形堆砌而成的图形,就像一个倒过来的金字塔。

RP(2)

RP(2)有1+3=4个小三角形,RP(3)有1+3+5=9个小三角形,一般RP(n)有1+3+5+…+(2n-1)=n2个小三角形。

RP(3)

我们现在来玩这个游戏,先从最小的RP(2)开始,在最左上角的三角形写上[0]3,然后依次由左向右

用以下的运算填写邻边的三角形,一层填完后,就接下来填下一层,由上面

的三角形的数填下层的小三角形,你会看到

好,现在你试试RP(3)的填法。”

小王子很快得到以下填法:

然后他试RP(4):

接下来他试试RP(5):

他再试RP(6):

“小王子,你看到什么奥妙的地方吗?”

“我看到从上到下的斜对角线如果第一个三角形是0,底下会按照0,1,2,0,1,2的循环节一直下去。”

“对,你的观察正确,如果不是0会是怎样呢?”

“如果开头是1,就会有1,2,0,1,2,0的循环节;开头是2就会有2,0,1,2,0,1的循环节。”

“你要不要对2的情形验证一下?”

“好的,老爷爷。”

RP(2)

RP(3)

RP(4)

RP(5)

“老爷爷,真的是这样。”

“好,现在我们要用另外的规定。”

“老爷爷,这是什么东西?”

“它是叫等幂群胚。”

我要画它的游戏规则

“为什么叫‘等幂群胚’呢?”

“因为它满足这样的‘等幂律’,即:

x◦x=x

你看它的乘法表的对角线呈现:[0]3◦[0]3=[0]3

[1]3◦[1]3=[1]3

[2]3◦[2]3=[2]3

“以后有机会我会再深入讲这个代数系统的一些有趣性质,现在我要用这群胚来玩一种游戏。

先看◦[0]3规则。

[情况1]

好,你现在从这金字塔图的最左上角的小三角形填上0,你看最后整个图会有什么情况?”

小王子很快对RP(2)、RP(3)及RP(4)填好数。

RP(2)

RP(3)

RP(4)

“我得到所有的RP(n)的小三角形都是0!”(www.xing528.com)

“你现在用1填在金字塔图上的最左上角的小三角形,看有什么变化?”

小王子给出了以下RP(2)、RP(3)及RP(4)的3个结果。

RP(2)有0个img,3个img,1个img

RP(3)有0个img,6个img,3个img

RP(4)有0个img,10个img,6个img

“小王子,你能看出这里有什么美妙的现象吗?”

经过25分钟的观察和计算,小王子给出以下答案。

“老爷爷,我想我有这样的结果:

[定理1]对于n≥2,如果在最左上角先填上1,情况1的涂色会有这样的结果:

RP(n)有0个img

我们有imgimg

至于img的个数,可以用

的计算得到。

是不是这样?”

“小王子,你做得很好,的确是像你所说的那样。

现在你是否可以对最左上角的小三角形填上2,然后看有什么结果?”

小王子这次用不到10分钟的时间,迅速地得到这样的定理。

[定理2]对于n≥2,如果在最左上角先填上2,情况1的涂色会有

img小三角形有0个,

img小三角形有img个,

img小三角形有img个,

这是他画出的图:

“孩子,你可以再试试情形2和情形3的情形。”

情形2

情形3

“老爷爷,我有类似的定理:

[定理3]对于n≥2,情况2的RP(n)会有这样的结果:

(a)最左上角填上0,

img个0三角形,0个1三角形及img个2三角形;

(b)最左上角填上1,

有0个0三角形,n2个1三角形及0个2三角形;

(c)最左上角填上2,

img个0三角形,0个1三角形及img个2三角形。

[定理4]对于n≥3,情况3的RP(n)会有这样的结果:

(a)最左上角填上0,

img个0三角形,img个1三角形及0个2三角形;

(b)最左上角填上1,

img个0三角形,img个1三角形及0个2三角形;

(c)最左上角填上2,

有0个0三角形,0个1三角形及n2个2三角形。”

“很好,你现在是知道怎样玩这种游戏了。”

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈