圣诞特别节目

这篇文章介绍了一些有趣的游戏,这些游戏不仅可以在圣诞节与朋友共同参与,还能帮助人们理解一些复杂的数学概念,如低维空间和模算术。文章中包括了几种不同的棋类和扑克牌游戏,它们运用了特殊的棋盘设计和数学结构,以增加趣味性和挑战性。

圣诞特刊

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因为现在是圣诞季节,理论上我们应该享受欢乐时光,与家人共度,而不是在推特上进行无休止的神圣战争,这篇博客文章将提供一些可以与朋友们玩的游戏,帮助你们在乐趣中理解一些神秘的数学概念!

1.58 维棋类游戏

这是一个变体棋类游戏,其棋盘设置如下:

棋盘仍然是正常的 8x8 棋盘,但只有 27 个开放方格。其他 37 个方格应被棋子或围棋子覆盖,以表示它们不可到达。规则与国际象棋相同,除了几个例外:

  • 白棋兵向上移动,黑棋兵向左移动。白棋兵可以向左上或右上走,黑棋兵可以向左下或左上走。白棋兵在到达顶部时升变,黑棋兵在到达左侧时升变。
  • 不允许“过路兵”、王车易位或兵的两步前进跳跃。
  • 棋子不能移动到 或穿越 这 37 个被覆盖的方格。骑士不能移动到这 37 个被覆盖的方格,但对其“穿越”的方格则不在意。

这个游戏被称为 1.58 维棋类游戏,因为这 27 个开放方格是根据 谢尔宾斯基三角形 基于一种模式选择的。你从一个开放方格开始,然后每次你加倍宽度时,带着上一个步骤末尾的形状,复制到左上、右上和左下角,但让右下角不可到达。在一维的结构中,加倍宽度将空间增加2倍;在二维结构中,加倍宽度将空间增加4倍(4 = 22);在三维结构中,加倍宽度将空间增加8倍(8 = 23);而在这里,加倍宽度将空间增加3倍(3 = 21.58496),因此称之为“1.58 维” (有关详细信息,请参见 豪斯多夫维度)。

这个游戏相比完整的国际象棋简单得多,更加“易处理”。这是一个有趣的练习,展示了在 低维空间 中防御变得远比进攻容易。请注意,不同棋子的相对价值在这里可能会改变,新的结束方式变得可能(例如,你可以仅用一个主教将对手将死)。

三维井字游戏

这里的目标是取得 4 个在一条直线上,可以在任意方向上,包括轴向或对角线,甚至是在平面之间。例如在这个配置中,X 赢得比赛:

这比 传统的 2D 井字游戏 难得多,希望更有趣!

模块化井字游戏

在这里,我们回归到二维,但允许线条环绕:

请注意,我们允许任何坡度的对角线,只要它们穿过所有四个点。特别地,这意味着坡度为 ±2 和 ±1/2 的直线是允许的:

从数学上讲,棋盘可以被解释为一个关于 模 4 整数 的二维向量空间,目的是填满通过这个空间的四个点的直线。值得注意的是,任何两点之间至少存在一条直线。

四元二元域的井字游戏

在这里,我们有与上述相同的概念,但我们使用的是一个更神秘的数学结构,即 四元域 的多项式在 Z2 模 x2+x+1 下。这个结构几乎没有合理的几何解释,所以我只给你们加法和乘法表:

好的,以下是所有可能的直线,排除水平和垂直直线(这两者也被允许),以简化说明:

缺乏几何解释确实使得游戏玩起来更加困难;你基本上必须记住二十种获胜组合,尽管请注意,这些组合 基本上 是相同的四种基本形状(轴线、对称线、从中间开始的对角线、那种看起来不像线的奇怪形状)的旋转和镜像。

现在玩 1.77 维的四连珠。我敢你试试。

模块化扑克

每个人发五张牌(你可以在发牌和玩家是否有权更换牌方面使用任何变体的扑克规则)。这些牌的解释为:杰克 = 11,女王 = 12,国王 = 0,王牌 = 1。一手牌比另一手牌强,如果它包含更长的序列,并且相邻牌之间有任何常数差(允许环绕),超越其他手牌。

从数学上讲,这可以表示为,如果玩家能够给出一条线L(x)=mx+b,使得他们有数字L(0),L(1)...L(k),那么这手牌就更强。

若注意到平起算中的平衡以打破平局,请计算手中有多少个不同的长度为三的序列;有更多不同长度为三的序列的手胜出。

只考虑长度为三或更高的直线。如果一手牌中有三个或更多相同的面值,则这算作一个序列,但如果一手牌中有两个相同的面值,经过该面值的序列只算作一个序列。

如果两手平局,最高的一张牌(使用上述规则 J = 11,Q = 12,K = 0,A = 1)胜出。

享受吧!

  • 原文链接: vitalik.eth.limo/general...
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Vitalik Buterin
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