將乙個圓等分為n個扇形,然後用m種顏色上色,相鄰兩塊不同色,則有多少種上色方法? 詳見描述

時間 2021-06-06 07:20:17

1樓:劉醉白

這個問題可以抽象成乙個圖論問題:求對乙個n個頂點的圈用m種顏色著色的正常著色個數,也就是要求它的顏色多項式

下面統一用k替代m,只是乙個字母的替換。

定義如下:

若用n種顏色給G的各頂點著色,且鄰點異色,則稱此為G的乙個n(點)正常著色。

鄰點的意思是這兩個頂點有一條邊相連。

用3種顏色對點已標誌的3點樹正常著色,有12種不同的著色方式。若圖大一些(點多),所用顏色也多一些,則著色方式會非常多。例如,用11種顏色對點已標誌的9點樹正常著色,竟有11億種,列舉法已不可行。

用P(G,k)表示用k種顏色對點已標誌的圖G正常著色的方式數,且G給定,則P(G,k)為k的一元函式。但G不同,P(G,k)未必相同。

多項式P(G,k)稱為G的顏色多項式。它是2023年由美國數學家白克豪夫(Birkholl)引入的,當時的意圖是想從P(G,k)的研究來證明四色猜想,即證明:P(平面圖,4) > 0.

下面有乙個公式:

公式裡的G-e意思是去掉一條邊e得到的圖,G·e意思是把這條邊e的兩個端點縮成乙個點得到的圖

圓中的每個扇形抽象成乙個點,兩個扇形相鄰對應著這兩個扇形對應的點之間連一條邊,那麼這個分成n個扇形的圓抽象成乙個n個頂點的圈,也有的把圈叫環圖。

比如下面將圓四等分

對應的圖為4個頂點的圈

圖G這個4頂圈的顏色多項式等於下面兩個圖的顏色多項式的差

圖(G-e):去掉一條邊e得到的圖

這個圖的顏色多項式比較好求,運用乘法原理,第乙個點有k種染色方式,下乙個相鄰點(k-1)種染色方式,以此類推,結果是k·(k-1)^3

圖(G·e),去掉的邊e的兩個端點縮成乙個圖

應用公式,得到

固定k,得到乙個數列的遞推公式

如果用高中方法求通項公式可以等式兩邊同時除以(-1)的n次冪,得到

從an,寫到a3

所有等式左右分別相加,可以得到

其中後面的是乙個等比數列求和,最後得到顏色多項式為

然後把k換回m,就是這個問題的解:

你的這個問題和下面這位同學的問題是乙個模型,可以看看他的解答。

歷史上有一道高考題也是這個模型

同樣可以按照顏色多項式計算出此圖的顏色多項式。

解答見我的另乙個回答:

劉最白:你遇到的最難的乙個數學題是什麼?

2樓:申強

相鄰的兩個扇形的可能性組成的鄰接矩陣是乙個m階矩陣,主對角線全是0,其餘全是1。

則顯然其特徵值為乙個m-1和m-1個-1。

題目求其n次冪的跡,即特徵值的n次冪和(m-1)^n+(m-1)(-1)^n。

3樓:法國球

設這個數量為 ,不妨設 。後面會解釋為什麼做這樣的假設。

考慮 與 不同色的情況,則把 去掉,把 和 粘在一起,此時剩餘 個扇形,也滿足相鄰不同色,故有 種方式。但是 的顏色有 種選取(不能與 或 相同),因此這種情況一共有 種。

再考慮 與 同色的情況,則把 去掉,把 和 融合成乙個扇形,此時剩餘 個扇形,也滿足相鄰不同色,故有 種方式。但是 的顏色有 種選取(不能與 與相同),因此這種情況一共有 種。注意!

這一步必須要求 。如果 ,則 與 相鄰,他們不可能同色,因此這個數字必須修改為 。

因此得到遞推公式

這裡不妨固定 ,把上式看成是關於 的遞推式。解特徵方程 得 , ,因此通解是 。考慮到初值

由於遞推式是從 開始的,因此真正有用的初值是 和 。代入初值解得 , ,因此最終解是

最後考慮一些特殊情況:

若 , ,顯然 。

若 ,則 一定與 同色, 一定與 不同色。因此當 或 1" eeimg="1"/>是偶數時, 。若 1" eeimg="1"/>是奇數,則 。

若 , 則 。也即 ,當 1" eeimg="1"/>時 。

綜上所述,

用css能實現乙個圓等分12份的樣子嗎?

大束 width 200px height 200px border radius 50 overflow hidden position relative background yellow margin 5em auto width 100px height 100px transform or...

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