為什麼魔方按乙個公式轉就會還原(不是指還原6個面,是原來的狀態)?

時間 2021-06-02 22:25:50

1樓:

當年初一玩魔方,一直擰上u左u發生了迴圈,就有了相同的猜想。

去年學完抽代就發現這是個平凡的結論了。

證明的核心其實就是魔方的狀態數有限。

根據這點,假設不存在一最小的迴圈週期,也就是說,我們一直擰下去能冒出無限種狀態。

2樓:

學過群論就知道了,這叫群的封閉性。魔方變換可以用乙個魔方群描述。魔方群很大,但仍舊是個有限群,而有限群的群元的秩也有限

用數學語言來描述:

若群 是乙個有限群(m是群階),則必有任何乙個群元 滿足:

( 是單位元 )

其中,必有 (群元的秩小於等於群階)群論的基本知識可以參考:Group theory - Wikipedia

3樓:王顆

乙個證明

1. 乙個魔方的狀態是有限的,假設為N

2. 假設題中所說的操作為A,它是若干有序轉動步驟的組合,記A' 為A的逆操作。

例如A=(RU)(右側順時針轉一下,再頂層順時針轉一下)

則A' =(U'R')(頂層逆時針一下,再右側逆時針一下)

3. 記魔方當前狀態為S,則經過操作A,它將達到狀態S'=AS,則稱S'為S的後繼狀態,S為S' 的前驅狀態

4. 根據上述定義,則有如下結論,對任意狀態S和任意操作A,S有唯一前驅狀態和唯一後繼狀態。(唯一前驅是A'S )

5. 從初始狀態S1出發,重複進行A操作M次(M>N),,則構成一條狀態鏈:S1→S2→S3→…→SM,根據抽屜原理,該鏈條中必有重複狀態(魔方只有N個不重複狀態,鏈條中有超過N個狀態),因此該鏈條必然存在環路

6. 且由於每個狀態只有唯一前驅狀態,該鏈條必然每個狀態均在環路中,否則環的入口狀態就有兩個不同的前驅狀態,與事實矛盾

7. 因此初始狀態S1也在環路中,假設環的長度為L(L<N),則經過L次A操作,必然回到初始狀態S1

我數學不好,表述不夠簡潔,火車上手機打字,不方便畫圖和寫公式QAQ

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