哈佛数学家证实150年前的国际象棋谜题

2022-02-21 07:28:09

棋盘是一个矩阵,所以它涉及一个叫做线性代数的整个数学领域。

n皇后之谜可以追溯到150多年前,直到n=27时才得以解决。

哈佛大学的一位数学家(大部分)解决了一位150岁的女王';这是一个有趣的n皇后之谜。

哈佛大学博士后研究员迈克尔·西姆金(Michael Simkin)最近发表了一项研究(这意味着它尚未经过同行评审);美国数学科学与应用中心(Center of Mathematic Sciences and Applications)对这一棘手的数学问题的解决方案进行了评估,该问题大致基于国际象棋规则。

女王在很大程度上被认为是棋盘上最强大的棋子,因为她可以朝任何方向移动,包括对角线。那么,有多少皇后可以在棋盘上坐下来,而不会彼此相撞#39;什么样的道路?这里的逻辑类似于数独游戏,在棋盘上点着皇后,这样他们就不会';不相交。

想象一个经典的棋盘,它是一个八乘八的方阵。最著名的谜题版本与棋盘匹配,因为它涉及八个皇后,本例中有92个解决方案。但是";n皇后问题";不';不要就此止步;那';因为它的性质是渐进的,这意味着它的答案接近一个未定义的值,达到无穷大。

到目前为止,专家们已经明确地解决了在27乘27板上最多27个皇后的所有自然数(计数数)。然而,对于两个或三个问题没有解决方案,因为有';没有符合标准的皇后区定位。但是27岁以上的人呢?

考虑到这一点:对于八个皇后来说,只有92个解决方案,但是对于27个皇后来说,有超过200个四万亿的解决方案。它';It’不难看出,如果没有比现在更强大的计算能力,解决27以上数字的问题会变得极其笨拙,甚至不可能。

那';这是Simkin和#39;他的作品进入了竞技场。他的工作通过对n增加时解的数量的精确数学估计来接近这个主题。最终,他得出了以下公式:(0.143 n)n。换句话说,有大约(0.143 n)n种方法可以放置皇后,这样就没有人在n乘n的棋盘上互相攻击。

数学本身是一个复杂的矩阵代数分类,需要50页的篇幅来浏览和证明。它';有趣的是,从技术上讲,西姆金';s的结果仍然只是一个估计!但它';这比数学家们迄今为止所研究的要好。

"例如,在有100万个皇后的超大棋盘上,0.143乘以100万,得到大约143000个皇后。这个数字将被提高到100万次方,这意味着它';它自身繁殖了那么多次。最后的答案是一个500万位数的数字";哈佛在新闻稿中解释道。

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为了解决这个问题,西姆金首先计算了皇后在董事会中的平均分布。他使用这些值来确定下限值,这意味着特定值n将具有的最小解数。使用一种被称为"的策略;熵方法";Simkin研究了他创建的网格的一个子单元(并命名为a";queenon";)找到上限值。

这两种方法都使用平均性和/或随机性作为帮助建模正确值的方法。Simkin发现,他为下限值和上限值建立的两个不同函数几乎相同,这意味着候选答案库在它们之间非常紧密,从而建立了可靠的数学估计。

所有这些艰苦的工作意味着,自1869年以来,我们第一次有了解决n皇后区问题的线索。对于Simkin和他在哈佛的系来说,这是一个巨大的成就,但具有讽刺意味:他没有';我不会下棋"我仍然喜欢玩的挑战,但是,我想,数学更宽容,";他在新闻稿中解释道。

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