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Garantizado Jaque mate con Torres de Alta dimensión de Ajedrez

Dada una infinita (en todas direcciones), $$n-dimensional del tablero de ajedrez de $\mathbb Z^n$, y un rey negro. ¿Cuál es el número mínimo de blanca torres necesario que puede garantizar un jaque mate en un número finito de movimientos?

Para evitar trivial excepciones, asumir el rey comienza una gran distancia de la estación de torre.

Torres puede cambiar una coordenada para nada. El rey puede cambiar en cualquier conjunto de coordenadas por uno.

Y el mismo problema con i) los Obispos y ii) de Queens, en lugar de torres.

30voto

codeConcussion Puntos 7250

En 3 dimensiones de ajedrez, es posible para forzar el jaque mate de partida con un número finito de torres. Como este hecho parece estar abierto, voy a publicar un método de forzar el jaque mate con 96 torres, aunque debe quedar claro que esta no es la óptima. Puede eliminar algunas de las torres de el método que yo voy a dar a continuación, pero estoy buscando una explicación sencilla del método más que el menor número posible de torres.

En primer lugar, nos tenemos que mover todos los de las torres a lo lejos, en el $z$ dirección, por lo que no se siente amenazado por el rey. Nos movemos cada una de las torres de manera que todos ellos tienen distintas a $z$ coordenadas. De esa manera, ellos son libres de moverse en cualquier número de pasos en la $x$ y $y$ las direcciones sin bloquear el uno al otro. El rey estará en comprobar siempre tiene el mismo $(x,y)$-coordinar como una de las torres. Podemos proyectar en el $(x,y)$-plano para reducir a un 2-dimensiones de la junta. Mirado de esta manera, cada torre puede mover cualquier número de lugares en la $x$ o $y$ la dirección (y puede pasar a través de cada uno de los otros, puede pasar a través de el rey, y usted puede varias torres en la misma $(x,y)$-cuadrado). El rey está en comprobar si está en la misma plaza como una torre.

En primer lugar, voy a describir los siguientes "bloqueo de movimiento" para detener el rey que pasa un determinado horizontal (o vertical) de la línea.

blocking move

En la posición anterior, el derecho-más de 3 torres de dejar el rey moviendo más allá de la línea roja en el siguiente movimiento. Luego, una vez que el rey se mueve, haga lo siguiente. (i) Si el rey de la $x$coordenada no cambia, no hacer nada. (ii) Si el rey de la $x$-coordinar aumenta en uno, mover más a la izquierda de la torre, de modo que es a la derecha de los otros tres. Entonces estás de nuevo en la misma posición, sólo movido a lo largo de un paso. (iii) Si el rey de la $x$-coordinar disminuye en un solo paso, no hacer nada. Estamos de vuelta en la misma situación, excepto que refleja (por lo tanto, seguir realizando los mismos pasos, pero se refleja en la $x$-dirección en las subsiguientes se mueve).

De esta manera, se persigue el rey a lo largo de la línea roja, pero él nunca puede cruzar. Además, si el rey cambios yendo a la derecha para ir a la izquierda, tenemos un movimiento libre para hacer algo en otra parte de la junta directiva. En realidad, para este trabajo, si el rey está en la columna de $i$, sólo necesitamos tres torres en las posiciones $i-1,i,i+1$ en la fila encima de la línea roja, y uno más en cualquier otra posición en la fila. A continuación, y si disponemos de 4 torres estacionado en algún lugar en la fila horizontal, cuántos movimientos se tarda para moverlos a la posición de bloqueo? La respuesta es 6. Primero mover una torre para tener el mismo valor de $x$-coordinar el rey (es decir, $x=i$). Después de que el rey se mueve, por la reflexión que podemos suponer que él sigue siendo el mismo de $x$-coordinar o se mueve a la derecha. A continuación, mueva la siguiente torre a la posición $+2$. Entonces, después de que el siguiente movimiento, mover una torre a la posición $i-2$ o $i+4$ de tal manera que tenemos tres torres en la fila, con un espacio entre cada uno de ellos, y los reyes se encuentra en una de las 3 columnas del medio. Decir, las torres están en las posiciones $j-2,j,j+2$ y el rey está en la columna $j-1,j$ o $j+1$. Si el rey se mueve a la columna $j-1$ o $j+1$ acabamos de mover el 4 de torre a esta posición, y hemos alcanzado la posición de bloqueo. Si el rey se mueve a la columna $j$, nos movemos de la torre en la posición $j-2$ posición $j-1$ y, en la jugada siguiente, podemos mover los 4 de la torre para alcanzar la posición de bloqueo. Si el rey se mueve a la columna $j+2$, nos movemos de la torre en la columna $j-2$ $j+4$, entonces estamos en la posición de arriba, donde hay torres en las posiciones $k-2,k,k+2$ y el rey en la posición $k$, por lo que se tarda de 2 más se mueve para alcanzar la posición de bloqueo.

Así, sólo tenemos que mantener 4 torres estacionados a lo largo de la fila que deseamos bloquear el rey del cruce. Cada vez que se mueve dentro de los 6 pasos de esta fila, empezar a mover las torres en la posición de bloqueo, y nunca paso en la fila dada.

Ahora, elegir un gran rectángulo que rodea el rey, y la posición 15 torres en cada esquina, como a continuación.

rectangle

También, la posición de 4 torres en diferentes posiciones a lo largo de cada borde del rectángulo. Entonces, eso es de $4\times15+4\times4=76$ torres utilizado hasta el momento. Yo puposefully dejó a algunos de la junta en blanco en el diagrama de arriba. El punto es no especificar exactamente cómo grande que el rectángulo. No importa, con tal de que sea lo suficientemente grande para ser capaz de mover el 76 torres en su posición antes de que el rey negro puede obtener dentro de los 6 pasos de cualquiera de los bordes del rectángulo.

Ahora, una vez que estamos en esta posición, entonces, cuando el rey negro se mueve dentro de uno de los rectángulos rojo, el uso de las 4 torres colocados a lo largo del borde adyacente a realizar el bloqueo de moverse como se describió anteriormente para detener al rey que cruzan el borde. Podemos seguir haciendo esto, y encarcelar al rey negro en el gran rectángulo. Además, seguimos recibiendo libre se mueve para hacer algo más cada vez que el rey se mueve fuera de la red rectángulos, o cada vez que cambia de dirección dentro de un rectángulo rojo. También, si el rey está en uno de los ángulos interiores de un rectángulo de color rojo, ya hay una torre en la posición correspondiente en el borde adyacente de la gran rectángulo, que nos da un movimiento libre.

Ahora, supongamos que tenemos un extra de 20 torres. Durante la libre se mueve obtenemos mientras que perseguía el rey de todo el borde de la gran plaza, podemos hacer que estos a cualquier posición en la que nos gusta. Con 20 torres, podemos posición 16 de la izquierda de cada una de las 16 torres cerca de la mano derecha de los rincones de la gran rectángulo que tiene un cuadrado vacío a su izquierda. También, la posición de las 4 torres a lo largo de la columna de un paso a la izquierda de la parte derecha de la gran rectángulo. De esta manera, se crea un nuevo rectángulo, un cuadrado más pequeño en la $x$de la dirección. Si el rey de la historia entra en el lado derecho en forma de rectángulo rojo o un paso a la izquierda de esto, hacemos uso de las nuevas 4 bloqueo de torres para que dejara de llegar al borde derecho de la nueva gran rectángulo. Si él ya está dentro del rectángulo rojo, y se queda allí, entonces, cuando lleguemos a un movimiento libre, se puede mover uno de los nuevos bloqueo de torres a la posición de arriba o debajo de la fila en la que el rey es. A continuación, podemos traer las otras 3 torres, el bloqueo de él fuera de esta columna. De esta manera, creamos un nuevo gran rectángulo un paso más pequeño en la $x$-dirección y con el rey todavía atrapados en el interior. Del mismo modo, se puede reducir la altura de la gran rectángulo 1. Repita este, acompañando al rey en vez de rectángulos más pequeños hasta que, finalmente, se queda atrapado en la plaza individual dentro de un 3x3 rectángulo rodeado por 8 torres. A continuación, llevar una de las otras torres para cubrir esta plaza, que es jaque mate.

4voto

Hurkyl Puntos 57397

Como los inicios de la imposibilidad de la prueba, vamos a considerar la posibilidad de bloquear una dirección de movimiento del rey en tres dimensiones. Considere el siguiente juego:

.............
 ...........
  .........
   .......
    .....
     ...
      K

En cada turno, puedes colocar un # en la fila superior, y entonces el rey se pone a mover su K un espacio hacia adelante, ya sea recta o en diagonal, pero no puede pasar a través de un #. Si el K llega a la fila de atrás, usted pierde. Este juego es en realidad se puede ganar con esta rejilla de tamaño o más grande, pero no con un menor tamaño de la cuadrícula.

Cómo se compara esto con el juego de ajedrez? Bien, si nos limitamos a considerar la posibilidad de una dirección de movimiento, se puede proyectar a partir de 3 dimensiones a dos. Si el rey no está en el mismo plano que la de cualquiera de sus torres, a continuación, cada una de sus torres se puede bloquear una sola plaza en las proyecciones de juego.

Desafortunadamente, usted no puede realmente garantizar la posibilidad de colocar una torre por turno en la posición correcta (y no olvides que en el juego real, estamos tratando de bloquear 3 direcciones de movimiento a la vez!) Así que ahora considerar el mismo juego, pero el rey llega a hacer dos movimientos para cada movimiento que haces.

No creo que se puede ganar en esta versión del juego.

Ahora, en una versión mejorada del juego sería dejar una # por turno en cualquier lugar, y el rey recibe dos movimientos (o menos, si se quiere) por girar en cualquier dirección. No sé si este juego puede ser acertadas; no es bastante Conway Ángel problema que se ha mencionado (salto no está permitido).

Pero, de nuevo, usted está tratando de limitar el rey en tres direcciones a la vez. Así que estás jugando de tres juegos a la vez, y en tu turno puedes llegar a colocar una pieza en cualquiera de las tres tablas, pero tu oponente tiene dos movimientos (o menos si a él le gusta) en todas las placas a la vez. Parece... raro que este juego se puede ganar.

Así, con el fin de forzar un jaque mate, vas a tener que hacer uno de los siguientes:

  • Sacar ventaja de la disposición inicial de sus torres
  • Encontrar la manera de hacer útiles se mueve en dos o tres de las proyecciones de las tablas a la vez
  • Consigue tus torres en el mismo plano que el rey con la suficiente frecuencia como para ser significativo

No está claro que esto se puede hacer.


Actualización: no es necesario para ganar en 3 direcciones a la vez, sino dos. Más precisamente, considere la posibilidad de un juego en un infinito de dos dimensiones de la cuadrícula donde se han piezas # y tu oponente tiene una pieza K. Usted y su oponente turnos alternos, y las reglas son:

  • Puede mover un # horizontalmente o verticalmente a cualquier distancia.
  • Se le permite mover un # en la K.
  • Tu oponente puede mover un espacio en cualquiera de las 8 direcciones o permanecer quieto.
  • Su oponente no está permitido para terminar su turno en una #.

Usted gana si su oponente no tiene movimientos legales. Si usted puede ganar este juego en N se mueve con M #s', entonces usted puede forzar el jaque mate de la siguiente manera:

  • Imagina por encima de la cuadrícula bidimensional como una proyección de las tres dimensiones del tablero de ajedrez.
  • Mueva sus torres verticalmente 2M + N + muchos más espacios de distancia del rey, todos con diferentes coordenadas vertical.
  • Jugar la partida, donde los #'s torres y el K es el rey.

Si usted puede construir las paredes lo suficientemente rápido en sólo dos dimensiones, por supuesto, que daría una estrategia ganadora para el anterior juego (dado suficiente #'s): de la pared en la K, a continuación, mueva #'s para llenar todas las plazas interiores.

1voto

fretty Puntos 7351

He aquí un esbozo de cómo creo que se va. Claramente $3^{d-1}$, torres siempre se puede crear una situación de jaque mate en un número finito de movimientos.

Ahora supongamos que tenemos un total de $3^{d-1} - 1$, torres y que el rey está en jaque por uno de ellos. Debemos mostrar que el rey siempre se puede escapar.

Ahora hay en la mayoría de los $3^d - 1$ los movimientos posibles para el rey en general. Pero el rey está en jaque por una torre, lo que en realidad el rey ha $3^d - 3$ los movimientos posibles (haciendo caso omiso de la posición de las otras torres).

Pero los otros $3^{d-1} - 2$, torres puede amenazar a la mayoría de los $3$ adyacentes plazas del rey a cada uno (por la naturaleza lineal de las torres de ataque), de modo que en más de $3^d - 6$ de $3^d - 3$ plazas puede ser amenazado. Por lo tanto no debe existir plazas adyacentes al rey que no están amenazados por alguna de las torres.

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