灵机一动(第93期)题友解答之“质数九宫格”

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灵机一动(第93期)题友解答之“质数九宫格”

第93期

参考答案

这道题由题友@Tom 推荐,属于九宫格形式的排列组合问题,由于涉及到质数,因此我们根据数字特性进行分析。

一、数字分类

首先我们根据数字特性将1-9分成4类:

(A)1、5、7与所有其他数字互质,可以随意摆放;

(B)2、4、8可以与除6之外的其他数字相邻,但彼此不能相邻;

(C)3、9同(B)类;

(D)6最为特殊,只能同(A)类相邻,不能同(B)、(C)类相邻。

二、数字摆放

通过上面的分类很明显我们要先考虑数字6的摆放位置。

1、数字6不能摆放在九宫格的中心

灵机一动(第93期)题友解答之“质数九宫格”

如图,如果6摆在中心,那么周围只能填1、5、7,还有一个位置没法填了。

2、如果数字6放在九宫格的边格

灵机一动(第93期)题友解答之“质数九宫格”

如图,周围三格只能填1、5、7。不失一般性,我们可以按照6、1、5、7的顺序依次填入。其中数字6有四个位置(四个边格)可选,数字1有三个位置可选,数字5有两个位置可选,数字7只有1个位置可选。共计4!=24种填法。

这时表上还剩5个位置,我们用黑白相间的方法对其染色(如图),很明显2、4、8只能填入白格,3、9只能填入黑格。因此这5个位置共有3!*2!=12种填法。

这样共计24*12=288种填法。

3、如果数字6放在九宫格的角格

灵机一动(第93期)题友解答之“质数九宫格”

如图,数字6有四种填法(四角),周围两格只能从1、5、7中选择两个,共A(3,2)=6种填法,对于1、5、7中剩下的一个数,还有6个位置可供选择,这样共有4*6*6=144种选择。

接下来我们不难发现无论6、1、5、7的位置怎样变化,如果对其他5个位置用黑白两种颜色进行染色,染色的方法只有1种(这里黑白互换视为1种)。

如图所示,同数字6放在边格的情况类似,很明显2、4、8只能填入白格,3、9只能填入黑格。因此这5个位置共有3!*2!=12种填法。

这样共计144*12=1728种填法。

综上所述,符合要求的填法共288+1728=2016种。而且我们不难发现无论6、1、5、7怎样摆放,其他5个数字都有12种填法。

第93期

题友解答精选

@舟自橫

数字分为4组:

A:1、5、7,与所有数字互质

B:2、4、8,与奇数互质

C:3、9,与3、6、9外的数字互质

D:6,与1、5、7互质

同组数字等价,即位置互换不影响该格与邻格的互质性

格可分为3类:角、边、心,另以(i,j)表示i行j列

显然6不能在心位

若6在角位【4种】,以在(1,1)为例

6在(1,1),则(1,2)和(2,1)只能为A组数字,【A(3,2)=6种】,以1、5为例

若(2,2)为B组数字【3种】,以2为例,则4、8在(1,3)、(3,1)、(3,3)之二

若4、8在(1,3)、(3,1)//不要求顺序对应,下同//【2种】,则7在(3,3),3、9在(2,3)或(3、2)【2种】

若4、8在(1、3)、(3、3)【2种】,则7在(3,1)或(3、2)【2种】,3、9在余下位置【2种】

若4、8在(3,1)、(3、3),同上

(2,2)不能为3、9//字数限制和略//

若(2,2)为7,剩下的3个偶数在(1,3)、(3,1)、(3、3)【A(3,3)=6种】,3、9在(2,3)、(3、2)【2种】

6在角位的情况有4×6×(3×(2×2+2×2×2+2×2×2)+6×2)=1728

若6在边位【4种位置】,以(1,2)为例

则1、5、7在(1,1)、(1,3)、(2,2)【A(3,3)=6种】

剩余5个位置,3个偶数必须在(2,1)、(3,2)、(2,3)【A(3,3)=6种】,3、9在(3,1)、(3,3)【2种】

6在边位的情况有4×6×6×2=288种

共计1728+288=2016

对答案的补充:

系统限定字数700字,我把字数各种压缩仍然无法满足要求,所以把相对不那么重要的一小部分略去了,在这里补充上

(2,2)不能为3、9,例如(2,2)为3,则9不能在(2,3)或(3,2),则剩下的3个偶数至少两个相邻。

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另外说几句与解题没有直接关系的话:

1、本题其实用图表达更直观,但用手机很难附图,也不好排版,为了叙述地尽量简洁清楚,也为了满足字数要求,我用了一些不太规范的符号,例如用来注明与计算有关的数字,用//来叙述备注。

2、又是2016?!

(如果没算错的话)

本期答案整理:老王 编辑:子曰

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