VITALIK.CA
24 декабря 2019 года
Раз уж сегодня Рождество и теоретически мы должны отвлечься от бесконечных холиваров в твиттере, чтобы насладиться жизнью и провести время с близкими, в этом посте я предложу вам несколько игр. Поиграйте в них с друзьями, и вы сможете не только развлечься, но и разобраться в некоторых жутких математических концепциях!
Понадобится привычная доска размером 8×8 – точнее, 27 ее квадратов. Остальные 37 нужно закрыть шашками, камнями из го или чем-то еще, чтобы обозначить, что они недоступны. Правила те же, что и в обычных шахматах, за несколькими исключениями.
▒ Без взятия белые пешки ходят вверх, черные – влево. Со взятием белые пешки ходят влево-вверх или вправо-вверх, черные пешки – влево-вниз или влево-вверх. Белые пешки достигают верхнего края доски, черные – левого.
▒ Здесь нет взятия на проходе, рокировки или прыжка пешки через одно поле.
▒ Шахматные фигуры не могут ходить на 37 закрытых квадратов или
Эти шахматы названы 1,58‐мерными, потому что 27 открытых квадратов выбраны в соответствии с закономерностью, по которой строится треугольник Серпинского: сначала вы берете один открытый квадрат, а затем удваиваете ширину, дублируя фигуру предыдущего шага в верхний левый, верхний правый и нижний левый углы, а нижний правый угол оставляете нетронутым. Поскольку в одномерной структуре удвоение ширины увеличивает пространство в 2 раза, в двумерной – в 4 раза (4 = 22), а в трехмерной – в 8 раз (8 = 23), здесь удвоение ширины увеличивает пространство в 3 раза (3 = 21,58496), отсюда и «1,58‐мерность».
Игра существенно проще и «податливее», чем полноценные шахматы, и она дает возможность с интересом пронаблюдать, как в пространствах меньшей размерности защита становится намного проще нападения. Обратите внимание, что относительная ценность разных фигур здесь может измениться и появятся новые виды концовок (например, можно поставить мат одним слоном).
Цель игры – выстроить прямую линию из четырех крестиков или ноликов вдоль оси или по диагонали, в том числе между плоскостями. Например, в этой конфигурации Х выигрывает.
Здесь мы возвращаемся к двум измерениям, но теперь линии могут перескакивать.
Х выигрывает
Обратите внимание, что допускаются диагональные линии с любым наклоном: главное – чтобы они проходили через все четыре точки. Например, вполне возможны линии с наклоном +/– 2 и +/– 1/2:
Математически доску можно интерпретировать как двумерное векторное пространство над целыми числами по модулю 4, и цель заключается в том, чтобы заполнить линию, проходящую через четыре точки над этим пространством. Обратите внимание, что существует по крайней мере одна линия, проходящая через любые две точки.
Здесь та же концепция, что и выше, за исключением того, что мы используем еще более жуткую математическую структуру – 4-элементное поле многочленов над Z2 по модулю x2 + x + 1. У этой структуры практически нет адекватной геометрической интерпретации, поэтому я просто приведу таблицы сложения и умножения.
Ну ладно, вот для удобства все возможные линии, за исключением горизонтальных и вертикальных (которые также допустимы).
Отсутствие геометрической интерпретации действительно усложняет игру. По сути, вам придется запомнить все двадцать выигрышных комбинаций – хотя заметьте, что
Каждому раздается по пять карт (здесь можно использовать любую разновидность покера с точки зрения того, как раздаются карты и имеют ли игроки право их менять). У карт будут следующие числовые значения: валет = 11, дама = 12, король = 0, туз = 1. Самой сильной считается та рука, которая содержит более длинную последовательность с любым повторяющимся интервалом между следующими друг за другом картами («колесо» здесь тоже допустимо).
Математически это можно представить так: рука сильнее, если игрок может найти такое выражение L(x) = mx + b, под которое у него найдутся карты для чисел L(0), L(1)…L(k) для наибольшего k.
Пример полной выигрышной комбинации из пяти карт. y = 4x + 5