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De cuántas maneras existen para la pila $n$ "$1\times 2$ rectángulos" bajo ciertas condiciones?

Un amigo mío me enseñó la siguiente pregunta. Él dijo que él creó a la pregunta por sí mismo y conjeturó la respuesta, pero no podía demostrarlo. A pesar de que he tratado de resolver la cuestión, he estado en la dificultad.

La pregunta es acerca de la viruta de los rectángulos. (El siguiente es un ejemplo, cuando nos montón de trece $1\times 2$ rectángulos.)

$\qquad\qquad\qquad\qquad$enter image description here

Pregunta : Para un entero positivo de $n$, ¿cuántas maneras existen para la pila $$ n $1\times 2$ rectángulos ("$1$ fila y $2$ columnas" sólo bajo las siguientes condiciones?

  • Los rectángulos en la parte inferior están uno al lado del otro.

  • Un rectángulo no en la parte inferior y otro rectángulo a la derecha debajo de "superposición" sólo la mitad.

Deje que $f(n)$ ser el número de tales maneras. Entonces, curiosamente, hemos $$f(1)=1,\quad f(2)=3,\quad f(3)=9,\quad f(4)=27,\quad f(5)=81,\cdots$$

Tenemos $f(3)=9$ porque

$\qquad\qquad$enter image description here

Por lo tanto, parece que podemos tener $f(n)=3^{n-1}$. Sin embargo, no he sido capaz de probar que.

He intentado utilizar la inducción. Sin embargo, no he sido capaz de encontrar una manera de utilizar la hipótesis de inducción. Ya que la respuesta parece muy simple, debe haber algo que me estoy perdiendo. Alguien puede ayudar?

9voto

Bob Cross Puntos 187

Este resultado está contenida en el Corolario 5.3 en [1]:

El número de animales en la plaza de celosía de tamaño $n$, con [...] compacto fuentes, es de $3^{n-1}.$

Ejercicio para el lector: Mostrar que el rectángulo de la viruta de problema en $n$ azulejos que aquí se propone es equivalente a contar dirigida animales de tamaño $n$ en 2-dimensiones de la plaza de celosía con una compacta fuentes.

Definición: Una dirigida animal $$ (en el 2-d de la plaza de celosía de $\mathcal{L}$) es un subconjunto de puntos de $\mathcal{L}$ tal que:

  • No es un distinguido conjunto no vacío $S \subseteq \subseteq \mathcal{L}$ se llama "fuentes"
  • Para cada punto $p$ en $Un$ hay un camino $P$ de alguna fuente $s \in S$ tales que los puntos en $P$ contenidas en $A$ y $P$ consiste únicamente en el norte y este de la unidad se mueve a lo largo de la red

Definición: Una dirigida animal ha compacto fuentes iff el conjunto de las fuentes puede ser especificado como los puntos $(-s,s), s=1,2,\ldots,k$ $k$.

1) Barcucci, Elena, et al. "Dirigido a los animales, los bosques y permutaciones." Matemáticas discretas 204.1 (1999): 41-71.

6voto

freethinker Puntos 283

(Demasiado largo para un comentario) Aquí está el histograma de las longitudes de las bases para cada uno de los cargos de los azulejos, sugerido por Noam Elkies. $$\begin{array}{c|cccccccccccc} Azulejos Y Base\\ 1&1& \\ 2&2& 1& \\ 3&5& 3& 1\\ 4&13& 9& 4& 1\\ 5&35& 26& 14& 5& 1\\ 6&96& 75& 45& 20& 6& 1\\ 7&267& 216& 140& 71& 27& 7& 1\\ 8&750& 623& 427& 238& 105& 35& 8& 1\\ 9&2123& 1800& 1288& 770& 378& 148& 44& 9& 1 \end{array}$$ Puedo ver, si $F(t,b)$ es el número de patrones con $t$ azulejos y baselength $b$, entonces $F(t+1,1)=2F(t,1)+F(t,2)$. Si sólo hay un icono en la parte inferior de la fila, luego la segunda fila tiene más de dos. Pero otros recursiones son más grandes. por ejemplo, $F(t+1,2)=3F(t-1,1)+2F(t-1,2)+F(t-1,3)+F(t,3)$.
Otra opción es contar el número de patrones de altura.
$$\begin{array}{c|ccccccccc}Azulejos Y Altura\\ 1&1 \\ 2&1& 2 \\ 3&1& 4 & 4\\ 4&1& 7& 11& 8\\ 5&1& 12& 24& 28& 16\\ 6&1& 20& 52& 70& 68& 32\\ 7&1& 33& 110& 168& 193& 160& 64\\ 8&1& 54& 228& 401& 497& 510& 368& 128\\ 9&1& 88& 467& 944& 1257& 1412& 1304& 832& 256\\ \end{array}$$ Hay algunos patrones aquí; por ejemplo, el número de altura de dos es uno menos que un número Fibonacci.

3voto

vadim123 Puntos 54128

Este problema es muy similar a un problema de fijo hexagonal polyominoes. Cada rectángulo tiene seis puntos de contacto con su entorno de rectángulos, y los contactos son independientes el uno del otro. Podemos igualmente reemplazar los rectángulos con hexágonos. Este es un difícil problema abierto; una bastante reciente papel por Voge y Guttmann en J. informática Teórica calculada una tabla de arriba para n=35 (en la p.444), así como una variedad de límites y asintótica resultados.

Lo que hace que este problema sea diferente de la de arriba es una de la gravedad de la condición. Esto permite a esta posición:

o o X
X X

pero no permite que esta posición:

o X X
X o

En consecuencia, todo lo que puedo concluir a partir de la referencia anterior es que Voge/Guttman valores límites superiores para los números deseados. La gravedad de la condición puede hacer que el problema sea más fácil o difícil, es difícil distinguir a primera vista. Mi conjetura es más difícil, y mi seguimiento conjetura es que los poderes de tres patrón identificado es una coincidencia.

2voto

vonbrand Puntos 15673

Odlyzko y Wilf hablar de "fuentes de monedas", donde se tiene una hilera continua de monedas en la parte inferior, y más que las monedas que tocar exactamente dos monedas de la fila inferior. Esto es similar a la "mitad" de restricción de aquí, pero difiere en que, por ejemplo, el segundo ejemplo está prohibido (como en el ejemplo que con 13 cuadras). Si todas las filas son contiguos, y la fila inferior tiene $n$ monedas, el número de bloque de fuentes es, esencialmente, un extraño número Fibonacci.

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