珀金斯夫人的被子

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“圣诞节,夫人。Potipher Perkins收到了一床非常漂亮的拼花被子,由169块方形丝绸材料制成。难题是找出被子可以组成的最小数量的方形部分,并显示它们是如何连接在一起的。或者,反过来说,只需剪几针,就可以把被子分成尽可能少的方形部分。“-亨利·E·杜德尼

[更多]

定义一个被子由较小的整数正方形组成的正方形。这个秩序被子的尺寸是较小的方块数。这个大小是边缘长度被子的厚度。考虑到这些,试着解决杜德尼最初的问题:将13×13的正方形划分为11个正方形。不可能将13×13的正方形分割成少于11个正方形,所以这个分割是最优的。另一个限制是边长不能有一个公因数。因此,将8×8正方形划分为四个4×4正方形并不被认为是最佳的。任何理想的被子都是珀金斯夫人的被子。

找到新被子的一种方法是用与原始被子一样大的方形替换角方形,然后添加两个方形。第二种方法是在一个角上添加三个与原始被子大小相同的正方形。第三种方法是将所有正方形加倍,并划分一个奇数角。不使用这些方法的被子称为原始的如果所有正方形的大小不同,则称为剖切很 完美当没有两个大小相同的正方形共享一个完整的边时,解剖是半完美的.

R.K.Guy的问题C3几何中尚未解决的问题包括找到最佳被子。2003年,作者Ed Pegg与Lance Gay一起找到了一些新的最佳解决方案,并将其发送给Guy,Guy随后发现了更多解决方案。2010年,盖伊建议我们将所有的发现和方法汇编成一篇论文,这也是本次演示的目的。在汇编过程中,我们取得了一些新的发现。

200码以上,很难证明被子是最佳的。因此,应考虑这些发现中的许多最著名的。作者欢迎任何改进。

更新:结果扩大到40000。

[少]

贡献者:埃德·佩格(Ed Pegg Jr)理查德·盖伊 (2010年4月)
开放内容授权于抄送BY-NC-SA


快照


细节

在剖分中,将每个水平线段视为图中的顶点,将每个垂直线段视为边。在一个完全方形剖切在没有两个大小相同的正方形相互接触的地方,这个图是一个简单的三连通平面无环有向图,也是一个多面体图。正方形的数量对应于边的数量。对于20和21条边,多面体的数量是144810和485704,这是计算机搜索的可接近数字。

在最佳被子中,大小相同的两个正方形可以相互接触。相应的图可以有多条边,也可以是两条连通的。对于20和21条边,两连通平面图的数量分别为115949791342和663640383400,这两个数字目前对于计算机搜索来说太大了。

一个大正方形的解可以分解成更小的矩形,作者称之为蒙德里安解剖。有关详细信息,请参阅演示蒙德里安难题.

是可以划分为以下最小值的方块列表方块。例如,一面675被子可以分为25个正方形。每种被子的最佳解决方案如下:

{1|1}, {4|2}, {6|3}, {7|4}, {8|5}, {9|6-7}, {10|8-9}, {11|10-13}, {12|14-17}, {13|18-23}, {14|24-29}, {15|30-39,41}, {16|40,42-53}, {17|54-70}, {18|71-91}, {19|92-120, 122, 126}, {20|121, 123-125, 127-154, 157-158}, {21|155-156, 159-209, 216}, {22|210-215、217-265、267-269、271-273、276},{23|266, 270, 274-275, 277-359, 361-364, 366-373, 376, 378, 380, 384, 386}, {24|360, 365, 374-375, 377, 379, 381-383, 385, 387-475, 477, 479-481, 485-486, 488},{25|476, 478, 482-484, 487, 489-641, 643-645, 647-650, 653-659, 661, 664, 672, 675},{26|642, 646, 651-652, 660, 662-663, 665-671, 673-674, 676-832, 834, 836, 838-840, 842, 846-847, 849, 853, 858, 866},{27|833、835、837、841、843-845、848、850-852、854-857、859-865、867-1116、1119-1128、1130、1132-1133、1135-1136、1138、1140-1146、1151-1154、1157-1158、1160、1165、1167、1173、1179},{28|1117-1118, 1129, 1131, 1134, 1137, 1139, 1147-1150, 1155-1156, 1159, 1161-1164, 1166, 1168-1172, 1174-1178, 1180-1484, 1486-1490, 1492, 1496, 1498, 1500-1501, 1504-1505, 1510-1511, 1513, 1520, 1523-1524, 1526, 1544},{29|1485, 1491, 1493-1495, 1497, 1499, 1502-1503, 1506-1509, 1512, 1514-1519, 1521-1522, 1525, 1527-1543, 1545-1966, 1968-1977, 1979-1986, 1988-1994, 1996-1998, 2000-2005, 2007-2008, 2011-2016, 2018-2020, 2022, 2024, 2028, 2030, 2032, 2036, 2056, 2066, 2074, 2090-2091, 2094, 2096, 2134, 2136},{30|1967, 1978, 1987, 1995, 1999, 2006, 2009-2010, 2017, 2021, 2023, 2025-2027, 2029, 2031, 2033-2035, 2037-2055, 2057-2065, 2067-2073, 2075-2089, 2092-2093, 2095, 2097-2133, 2135, 2137-2594, 2596-2602, 2604-2611, 2614-2616, 2618-2620, 2623-2624, 2626, 2629-2633, 2636, 2639-2640, 2642-2646, 2648-2649, 2652, 2654, 2660, 2664, 2668-2670, 2673, 2675, 2682, 2693, 2710, 2714-2716, 2718, 2739},{31|2595, 2603, 2612-2613, 2617, 2621-2622, 2625, 2627-2628, 2634-2635, 2637-2638, 2641, 2647, 2650-2651, 2653, 2655-2659, 2661-2663, 2665-2667, 2671-2672, 2674, 2676-2681, 2683-2692, 2694-2709, 2711-2713, 2717, 2719-2738, 2740-3464, 3466-3467, 3469-3473, 3475-3484, 3486, 3488-3493, 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4546, 4555, 4593, 4601-4602, 4605, 4616, 4623, 4626, 4628-4629, 4640-4642, 4644, 4647, 4651, 4657, 4659-4662, 4665, 4667, 4670-4671, 4673, 4675-4686, 4689-4695, 4699, 4701, 4703, 4706, 4710-4712, 4714-4715, 4718-4723, 4726-4730, 4732-4733, 4737-4740, 4742-4743, 4745-4753, 4755-4758, 4760-4762, 4764-4776, 4779, 4782-4795, 4797-4800, 4802-4804, 4806-4845, 4847-4987, 4989-5994, 5996-6020, 6022-6038, 6040, 6042-6049, 6051-6072, 6074-6081, 6084-6087, 6089-6093, 6096-6097, 6099-6102, 6104-6105, 6107-6112, 6114-6115, 6117-6122, 6124-6128, 6130-6131, 6133-6138, 6141-6144, 6147-6150, 6153, 6155, 6158-6159, 6163-6165, 6167-6169, 6173-6174, 6176-6177, 6180, 6182, 6184-6185, 6188-6191, 6194, 6196-6198, 6202, 6205, 6208-6209, 6212, 6216, 6224, 6227-6229, 6236, 6241, 6244-6248, 6259-6260, 6266, 6270, 6272, 6282, 6284, 6286, 6288, 6297, 6303, 6305, 6308, 6317-6318, 6320, 6326, 6335, 6341-6342, 6344-6345, 6349, 6351, 6355, 6369, 6391, 6417, 6441, 6443},{34|5995, 6021, 6039, 6041, 6050, 6073, 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8207, 8210-8211, 8213, 8215, 8220, 8227, 8230, 8233, 8235-8236, 8240, 8244-8245, 8251, 8254, 8259, 8262, 8267-8268, 8283, 8286, 8290, 8313, 8325, 8338, 8341, 8359, 8367, 8383, 8387, 8396, 8402, 8426, 8430, 8434, 8452, 8568}

工具书类

[1] S.Anderson,“平方.net”,2017年7月5日。

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[3] H.E.Dudeney,问题173 in数学娱乐,纽约:纳尔逊,1917年。

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[6] S.Anderson,《珀金斯夫人的被子》,方格网/棉被/mrs-perkins-棉被2017年7月5日。



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