真人博彩平台欧洲杯今年在哪开赛 | 这个浅易的“三点共线”数学问题,的确是一个未处置的问题,到底难在那里?

发布日期:2024-12-12 02:53    点击次数:159
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主产地价格继续走弱,虽然调价煤矿仍涨跌互现,但从数量和幅度上看,以下调为主。产量虽未达到之前的高位水平,但因需求也较差,所以对市场局势影响不大。今日大秦线运量较低,只有105.2万吨,呼铁局批车继续下降,至15个大列,发运明显较差。北港今日调入105.2万吨,持续低位运行,调出128.3万吨,库存减少23.1万吨。锚地船回升至78艘,属于中低位水平。预到船43艘,属于中性水平。船运费仍以稳为主,基本在成本线附近徘徊。港口市场今日报价变化不大,较昨日基本持平,5500大卡主流报价800-810元/吨,5000大卡主流报价690-710元/吨,到整数关口后上游出现抵抗情绪,同时到周五也有一定观望,部分供货商低价不想出货,但实际询单仍较少,下游多压价,普遍反映对后市仍不乐观。短期上下游可能在整数关口有博弈。新一期日耗延续反弹,其中内陆日耗反弹仍较明显,沿海有所趋缓,从时间点来看,日耗已临近转折点,加上水电出力的改善,后续将见顶回落。终端新一期库存整体小幅增加,内陆延续去库,沿海垒库。

在一个特定大小的网格上(最多)扬弃几许个点,使得莫得三个点在并吞直线上?这的确是一个未处置的问题。但与一些看似浅易实则贫穷的问题不同(比如Collatz猜念念),这个问题上已赢得了一些施展。望望这些施展,也许还不错潜入了解怎样处理数学中的通达问题。沿途探索吧!

起始,从一个正方形网格运行,有n行n列。对于给定大小的网格,不错在网格线的交叉点扬弃几许个点,以确保莫得三个点不错用直线结合?

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这个“三点不同线(No three-in-line problem)”的问题领先由Henry Dudeney在1900年忽视,那时是对于一个8x8的棋盘上的棋子。

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处置这类数学问题的一个灵验才智是先不雅察n较小的情况。不错从小的网格运行,你会驻防到,当n增大时,问题慢慢变得贫穷。n为1和2的正方形不错统统填满,但从3运行,就需要一些手段。当n=4时,运行有多种不同的才智不错达到最大值,

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而在n=5时,必须运行琢磨“象步”对角线:

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对于n=5,这里有一个可能的解:

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上界

当n较小时,可能遭遇的第一个拦阻是不知说念什么时间停驻来。咱们怎样知说念照旧扬弃了整个适当的点?若是能有一个上界就好了:即使不笃定能达到阿谁数字,但慑服弗成跳动阿谁数字。

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是时间用一般的数学章程来求解问题了。当n较小时,能扬弃的最多的点的数目是网格的宽度乘以二。

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事实解说,咱们不错用称为鸽笼旨趣(pigeonhole principle)的章程来解说咱们恒久不会作念得更好。

鸽笼旨趣说,若是有n个对象被放入k个空间中,那么至少存在一个空间,其中有n/k或更多的对象。

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假定有5个鸽笼放16只鸽子。若是试图使每个鸽笼中有3只或更少的鸽子,那么只可容纳最多15只鸽子,是以有16只鸽子时,至少有一个鸽笼中必须有4只或更多的鸽子。

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若是只存眷正方形网格的行,并忽略列和对角线,那么不错把点手脚鸽子,行手脚鸽笼。每一瞥自身即是一条线,阐发章程,每行最多只可有2个点,这意味着在一个n x n的网格上,最多只可放2n个点。

是以咱们找到了一个上界,但咱们当今还不知说念当n取淘气值时,是否总能达到这个上界。骨子上,我能找到的最大网格是n=52,在上头最多放2n(104)个点,使得莫得三个点在并吞直线上。

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下界

不错使用越来越强大的缱绻机搜索越来越大的网格,但在数学中,咱们更可爱一般的情况。那么,对于n相称大时应该奈何办?比如n=1000或者更大呢?咱们照旧有一个上界。也许咱们不错找到一个下界。

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文件中出现的第一个下界来自极其多产的数学家保罗·埃尔德什(Paul Erdős)。

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埃尔德什发现,对于任何质数 p,总能在 p x p 的网格上扬弃至少 p 个点。埃尔德什解说这少量的神态揭示了另一个有用的处置问题的手段:用数学的另一个分支重写问题。埃尔德什将这个几何问题改造为一个数字问题。咱们当今来看解说:

起始在方格上扬弃 x 和 y 坐标,举例从0到 p-1的整数。埃尔德什说咱们不错在每一列中采取一个点,以确保这些点中的任何三个皆不在一条直线上。才智是:为了找到 y 值,取 x 值,然后求它的普通,并求除以 p 之后的尾数。

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是以咱们找到的点是沿着函数 y=x^2 mod p 的点。

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咱们奈何知说念这种才智老是灵验的呢?在网格内取 y=x^2 mod p 上的淘气三个不同点。咱们称这些点的 x 坐标为 i、j 和 k,按递加律例,是以这些点的完满坐标差别是(i, i^2 mod p)、(j, j^2 mod p)和(k, k^2 mod p)。

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第少量和第二点之间的线的斜率即是:

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同理,第少量和第三点之间的斜率是:

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若是这三个点在并吞条直线上,这些斜率必须特别:

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若是不错从这些分数中消去 j-i 和 k-i 就太好了,但咱们要注意,某些数字mod下除法可能会有奇怪的事情发生。比如:

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消去(4-1)后的谜底是5,但骨子谜底是0。但在某个数字m下的除法在某些特殊情况下如实不错消去。

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稀奇地,若是被除数、除数和商皆条目为整数,且b与m除了1以外莫得大师因子,也即是,b和m是“互质”的。

在咱们的网格中,因为p自身即是质数,是以p与整个不是p的倍数的整数互质。由于 j-i 和 k-i 小于 p,它们弗成是p的倍数,而由于 j+i 和 k+i 是整数,这意味着咱们不错省心肠进行这些消去操作。 最终得到 j=k。但咱们领先假定 i、j 和 k 皆是不同的!是以,得到了一个矛盾,意味着这一组中莫得三个不同的点位于并吞条线上。是以,埃尔德什的才智对一个质数大小的网格老是灵验的。

对于质数n找到这个成果更有匡助:咱们知说念至少不错在 nxn 网格中放入至少与小于n的最大质数雷同多的点,其中莫得三点共线。是以对于1000x 1000的网格,最多放入的点的数目至少是997。而况,正如 Joseph Bertrand 所忽视的,Pafnuty Chebyshev 所解说的,对于 n>1,老是存在一个介于n和2n之间的质数。是以,咱们至少老是不错在nxn网格中放入至少 n/2个点,莫得三个点共线。

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更好的下界

模数运算使得 Richard R Hall 和他的合著者在1974年进一步进步了下界。咱们将从视觉上看这些成果,但咱们不会统统解说它们。他们的论文比埃尔德什的解说难以相接,但若是你念念了解,论文题目是“Some advances in the no-three-in-line problem”。

作家起始解说,无论n是否是素数,任何n x n网格上皆不错扬弃至少 n 个不共线的三点。

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使用贝尔特兰和切比雪夫的定理在 n/2和n之间登第一个素数p。方程 xy mod p = -1给出了一组 S 中的 p-1个不在一线的点,这些点位于 p x p 的网格中,而况莫得两个点分享并吞瞥。

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咱们不错通过将直线的方程 y=mx+b 代入方程来解说这少量。这产生了一个二次方程,

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其最多有两个解,对应于 S 中的线上最多两个点,这些点在 mod p 下不等价。此态状荫藏了好多模运算律例,但 Hall 和他的一又友们解说了整个的细节。然后咱们不错取 S 的两个副本,

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再加上一个额外的((p-1, p+1),然后将那些 2p-1 个点的前 n 个扬弃在 n x n 网格上。其次,他们解说,对于任何素数 p,一个 2p x 2p 的网格不错容纳 3p-3 个点,或稍少于1.5n。

取这组S中的 p-1个点,将其分为四个四分之一网格,

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并将这些四分之一网格差别复制3次,围绕 2p x 2p 的网格罗列。

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这个大汇集 T 包含了 S 中每个点的三个副本,这些点在 mod p 下是等价的。按照之前的逻辑,T 中的三个点惟有在至少两个点在 mod p 劣等价的情况下才能在一条线上。这只可发生在一条水平的、垂直的或者斜率为±1的线上。

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水温柔垂直线弗成包含3个点,因为它们只经过S的2个副本,而对角线也弗成,因为它们经过的第三个点会在T的中心“闲逸”中。

是以,咱们照旧得到了大要1.5n 的下界和 2n 的上界。

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关联词,咱们还不笃定在阿谁限制内不错找到任何特定的大 n 的最好解。还有终末一个处置问题的手段——猜念念(conjecture),来自 Richard Guy 和 Patrick Kelley 在1968年,由 Gabor Ellmann 在2004年修正。

这个猜念念使用了统计参数。起始,咱们需要缱绻在 n x n 网格中3个连忙点是共线的概率。Guy 和 Kelley 用组合数来作念这个(也就口角常高等的计数),若是你念念看整个的细节,你应该稽查他们的论文(The No-Three-In-Line Problem)

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决窍是缱绻整个可能斜率的整个直线上的整个点。

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得到的大致概率是

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一朝有了这个概率,就不错缱绻,对于任何给定的常数 k 在1.5到2之间,一个 n x n 网格中连忙登第的 kn 个点莫得3个点共线的概率是几许。成果大要是

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然后,乘以 kn 点的总组合数,

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来看大要有几许莫得三点共线的组合。这个等式是由一个 n^n 项主宰的,或者更具体地说是

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这骨子上是 Ellmann 的修正方位:Guy 和 Kelley 诞妄地使用了 +2而不是 +k。当指数中的统共为负时,这个项变为零:换句话说,若是 k 太大,那么,咱们瞻望基于连忙性,可能莫得任何三点共线的点集。这并不料味着弗成有一个,仅仅统计上不太可能。一些代数揭示了当 k 跳动 π 除以3的普通根时,这个统共为负。

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是以,这个臆测是这是一个舍弃。对于一个 n x n 的网格,你不太可能大致扬弃比 n 乘以 π 除以3的普通根多的点而莫得其中的三点共线。

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论断

咱们从一个对于国外象棋棋盘的意旨的小谜题运行,一直到东说念主类常识的边际——数学家只作念了有阐发的猜猜。但愿你能看到,为什么在追求谜底的历程中,每一步皆是合理的。像这么的通达数学问题遍地可见,只须你潜入挖掘,就会发现,正如旧的问题得到了谜底亚博AG旗舰厅,新的问题也被忽视。是以,快点出去探索吧!

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