如何巧解九连环? 巧解九连环!!

\u5982\u4f55\u5de7\u89e3\u4e5d\u8fde\u73af

\u7531\u4e8e\u6bcf\u6b21\u53ea\u52a8\u4e00\u4e2a\u73af\uff0c\u6545\u4e24\u6b65\u7684\u8868\u793a\u4e5f\u53ea\u6709\u4e00\u4e2a\u6570\u5b57\u4e0d\u540c\u3002\u4e0b\u9762\u4ee5\u4e94\u4e2a\u73af\u4e3a\u4f8b\u5206\u6790\u3002\u5de6\u8fb9\u8d77\u7b2c\u4e00\u5217\u7684\u4e94\u4f4d\u6570\u662f5\u4e2a\u73af\u7684\u72b6\u6001\uff0c\u4f9d\u6b21\u7531\u7b2c\u4e00\u73af\u5230\u7b2c\u4e94\u73af\u3002\u7b2c\u4e8c\u5217\u662f\u628a\u8fd9\u4e2a\u8868\u793a\u53cd\u8f6c\u6b21\u5e8f\u7684\u4e94\u4f4d\u6570\uff0c\u4f3c\u4e4e\u662f\u4e8c\u8fdb\u5236\u6570,\u4f46\u662f\u4e0e\u7b2c\u56db\u5217\u6bd4\u8f83\u5c31\u53ef\u4ee5\u770b\u51fa\u8fd9\u4e0d\u662f\u6b65\u6570\u7684\u4e8c\u8fdb\u5236\u6570\u8868\u793a\u3002\u7b2c\u4e09\u5217\u662f\u4ece\u521d\u59cb\u72b6\u6001\u5230\u8fd9\u4e2a\u72b6\u6001\u6240\u7528\u7684\u6b65\u6570\u3002\u6700\u53f3\u8fb9\u4e00\u5217\u624d\u662f\u6b65\u6570\u7684\u4e8c\u8fdb\u5236\u8868\u793a\u3002

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10000\uff0d00001\uff0d1\uff0d00001
\u2026\u2026\u2026\u2026\u2026\u2026\u2026\u2026\u2026\u2026\u2026\u2026
01111\uff0d11110\uff0d20\uff0d10100
11111\uff0d11111\uff0d21\uff0d10101
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10111\uff0d11101\uff0d22\uff0d10110
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\u4e5d\u8fde\u73af\u7684\u6bcf\u4e2a\u73af\u4e92\u76f8\u5236\u7ea6\uff0c\u53ea\u6709\u7b2c\u4e00\u73af\u80fd\u591f\u81ea\u7531\u4e0a\u4e0b\u3002\u8981\u60f3\u4e0b/\u4e0a\u7b2cn\u4e2a\u73af\uff0c\u5c31\u5fc5\u987b\u6ee1\u8db3\u4e24\u4e2a\u6761\u4ef6\uff0c\u7b2c\u4e00\u4e2a\u73af\u9664\u5916\u3002\u4e00\u3001\u7b2cn-1\u4e2a\u73af\u5728\u67b6\u4e0a\uff1b\u4e8c\u3001\u7b2cn-1\u4e2a\u73af\u524d\u9762\u7684\u73af\u5168\u90e8\u4e0d\u5728\u67b6\u4e0a\u3002\u73a9\u4e5d\u8fde\u73af\u5c31\u662f\u8981\u52aa\u529b\u6ee1\u8db3\u4e0a\u9762\u7684\u4e24\u4e2a\u6761\u4ef6\u3002\u89e3\u4e0b\u4e5d\u8fde\u73af\u672c\u8d28\u4e0a\u8981\u4ece\u540e\u9762\u7684\u73af\u5f00\u59cb\u4e0b\uff0c\u800c\u5148\u4e0b\u524d\u9762\u7684\u73af\uff0c\u662f\u4e3a\u4e86\u4e0b\u540e\u9762\u7684\u73af\uff0c\u524d\u9762\u7684\u73af\u8fd8\u8981\u88c5\u4e0a\uff0c\u4e0d\u7b97\u662f\u771f\u6b63\u5730\u53d6\u4e0b\u6765\u3002
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\u4e0b\u9762\u662f\u89e3\u4e0b\u4e5d\u8fde\u73af\u524d\u4e94\u4e2a\u73af\u7684\u5177\u4f53\u6b65\u9aa4\uff1a
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\u79fb\u52a8\uff1a \u4e0b\u4e00 \u4e0b\u4e09 \u4e0a\u4e00 \u4e0b\u4e00\u4e8c \u4e0b\u4e94 \u4e0a\u4e00\u4e8c \u4e0b\u4e00 \u4e0a\u4e09
\u6b65\u9aa4\uff1a 11 12\u300113 14 15\u300116 17 18 19 20\u300121
\u79fb\u52a8\uff1a \u4e0a\u4e00 \u4e0b\u4e00\u4e8c \u4e0b\u56db \u4e0a\u4e00\u4e8c \u4e0b\u4e00 \u4e0b\u4e09 \u4e0a\u4e00 \u4e0b\u4e00\u4e8c

\u53e6\u4e00\u79cd\u62c6\u6cd5\uff1a
\u662f\u628a\u6846\u67b6\u548c\u4e5d\u4e2a\u5706\u73af\u5206\u5f00\uff0c\u5982\u5de6\u624b\u6301\u6846\u67b6\u67c4\uff0c\u53f3\u624b\u63e1\u73af\uff0c\u4ece\u53f3\u5230\u5de6\u7f16\u53f7\u4e3a1\uff0d9\u5c06\u73af\u5957\u5165\u6846\u67b6\u4e3a\u201c\u4e0a\u201d\uff0c\u53d6\u51fa\u4e3a\u201c\u4e0b\u201d\u3002

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\u88c5\u6cd5\uff1a
\u4e3a\u53f3\u624b\u6301\u6846\u67c4\uff0c\u5de6\u624b\u62ff\u5706\u73af\u4e0a1\u30012\u4e0b1\u4e0a3\uff0c\u4e0a1\u4e0b1\u30012\u4e0a4\uff0c\u4e0a1\u30012\u4e0b1\u4e0b3\uff0c\u4e0a1\u4e0b1\u30012\u4e0a5\u6309\u4ee5\u4e0a\u65b9\u6cd5\u53ef\u4ee5\u5168\u90e8\u88c5\u4e0a\u3002




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\u7528\u7a0b\u5e8f\u6765\u8868\u793a\u5c31\u662f\u4e00\u4e2a\u5b8c\u7f8e\u7684\u9012\u5f52\u8c03\u7528

Nine circle

<?
$play = array(1,1,1,1,1,1,1,1,1);

function setit($i,$s)
{
global $play;
static $stat = array('down','up');
if($play[$i]==$s)return;
if($i<=7)
{
//set $i+1 up $i+2 ... down
setit($i+1,1);
for($j=$i+2;$j<=8;$j++)
{
setit($j,0);
}
}
$play[$i]=$s;
echo ($i+1)." $stat[$s]\n";
return;
}
echo "From all up to all down\n";
for($i=0;$i<=8;$i++)
{
setit($i,0);
}
$play = array(0,0,0,0,0,0,0,0,0);
echo "From all down to all up\n";
for($i=0;$i<=8;$i++)
{
setit($i,1);
}
?>

外国文献中把九连环叫做“ChineseRing”,世界上一致公认它是人类所曾发明过的最奥妙的玩具之一。

九连环不知道是什么时候发明的,由于年代久远,缺乏史料,许多人都认为它大概来自民间。十六世纪的大数学家、在普及三次方程解法中作出了卓越贡献的卡尔达诺在公元1550年(相当于我国明朝中叶)已经提到了九连环。后来,大数学家华利斯对九连环也作了精辟的分析。在明清二朝,上至所谓“士大夫”,下至贩夫走卒,大家都很喜欢它。

九连环一般都用粗铅丝制成,现在从事此道的民间艺人已经寥若晨星,我们只好自己动手来做一个。它共有九个圆环,每一个环上都连着一个较细的铅线直杆,各杆都在后一环内穿过,插在白铁皮上的一排小孔里。杆的下端都弯一小圈,使它们只能在小孔里上下移动,但脱不出来。另外再用粗铅丝做一个双股的钗。

玩这种游戏的目的是要把九个环一个扣住一个地都套到钗上,或者从钗上把九个环都脱下来。不论是套上或脱下都不容易,要经过几百道手续,还得遵循一定的规律,用数学的行话来说,就是有一套“算法”。

先介绍两种基本动作。如果要把环套到钗上去,先要把环从下向上,通过钗心套在钗头上,这一个动作除了第一环随时可做外,其余的环因为有别的环扣住,都无法套上。但有一点要注意,如果前面有一个邻接的环已经套在钗上,而所有其他前面的环都不在钗上时,那么,只要把这一个在钗上的环暂时移到钗头前面,让出钗头,后一环就可以套上去,再把前一个恢复原位。

至于环从钗上脱下的基本动作,只要把上面的“上环”动作倒过来做就行了。

懂了这两种基本动作之后,我们还要多加练习,要做到不论套上或脱下都能运用自如。现在可以看出,如果只要套上第一环,只须一步手续就行了。要套上第一、二两环,可先上第一环,再上第二环,因此,一共需要二步。如果要上三个环呢。手续就更麻烦了。必须先上好第一和第二两个环,还得脱下第一环,才能套上第三环,最后再上第一环,这样,一共需要五步。(为了统一起见,每移动一个环算作一步。)当环数更多时,手续必然更繁,如果一旦弄错,就会乱了套。幸而我国古代的研究家们早就考虑到了,他们根据古算的特色,创造了三句口诀:“一二一三一二一,钗头双连下第二,独环在钗上后环。”(最后五步是一二一三一;脱环时最先五步是一三一二一。)

换句话说,移动的手续是,每八步可作为一个单元,其中的前七步一定是“一二一三一二一”,至于到底应“上”应“下”呢,这可依自然趋势而定。即:原来不在钗上的应“上”,原来在钗上的应“下”。至于第八步则要看那时钗头的情况而定:如果有两环相连时,一定要脱下后一环;如果钗头只有单独的一环时,一定要套上后一环。以上就是口诀的意思,“算法”的全部奥妙就都在这里了。根据这三句口诀,解开或套上九个环,虽然有341步之多,也不费吹灰之力了。据我国古代小说记载,民间老艺人把九连环全部解开来,大约只要五分钟左右。

1975年,在国外出版了一本专书,专门讲各式各样的数列。由于电子计算机的飞速发展,数学里有一种“离散化”倾向,因此,这本书的出版,被认为是前所未有的,得到了各方面的好评。在这本书里,也收罗着下面的数列:

1、2、5、10、21、42、85、170、341……

起先大家都莫名其妙,不知道它是干什么用的,因为它既非等差数列,又非等比数列,也不是一些有名的数列。但是,后来一经指点就恍然大悟了,原来它就是“九连环”数列。第一项的1,表明解开一个环只要一步,第二项的2,表明解开二个环需要二步……等等以此类推。由此可见,解开九个环,一共需要三百四十一步。

数列里头的各个数,到底有什么规律?是否非得死记不可?经过专家一研究、一分析,谜底终于揭穿了。原来,如果我们用un代表上述数列中的第n项,那么,就可以得出下面的公式:

当n是偶数时,un=2un-1。

(例如,解开八个环需要的步数170,正好是解开七个环需要的步数85的二倍。)

当n是奇数时,un=2un-1+1。

(例如,解开九个环需要的步数341,等于解开八个环需要的步数170的二倍再加上1。)

这样一来,我们有了u1,就能推出u2,有了u2,就能推出u3……正象顺藤摸瓜,这种方法就叫“递归”,是数学里一个非常重要的概念。

上面的方法虽然好,有人却仍旧感到美中不足。他们问,如果要解开几个环,到底需要几步?有没有一个直接的计算公式呢?用数学的行话来说,就是要求出一个用n来表示un的函数关系。经过前人的研究,这个式子也是有的,即:

un=13(2n+1-1)当n为奇数时;

13(2n+1-2)当n为偶数时;

于是,九连环的问题就圆满解决了。

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