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,3个,1个
RP(3)有0个,6个,3个
RP(4)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。
“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
我们有个
至于的个数,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
小三角形有0个,
小三角形有个,
小三角形有个,
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,
有个0三角形,0个1三角形及个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,
有个0三角形,0个1三角形及个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,
有个0三角形,个1三角形及0个2三角形;
(b)最左上角填上1,
有个0三角形,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。”
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