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¿Existe un cuadrado latino de orden 16, que admite un determinado automorphism?

Una de las ventajas de mi tema de investigación (los cuadrados latinos) es que es algo posible para explicar lo que he de hacer para aquellos bastante con un mínimo de matemáticas. Lo voy a plantear una pregunta típica que aparece en uno de mis principales temas de investigación como un problema aquí, yo estoy con la esperanza de que esto va a abrir el apetito de alguien que está considerando hacer de posgrado en matemáticas.

Un cuadrado latino es una $n \times n$ matriz con los símbolos de $[n]:=\{1,2,\ldots,n\}$ de manera tal que cada fila y cada columna contiene cada símbolo.

Deje $L=(l_{ij})$ ser un cuadrado latino. Para cualquier fila $i$ y la columna $j$, Podemos decir $(i,j,l_{ij})$ es una entrada de $L$. El conjunto de entradas de $O=\{(i,j,l_{ij}):i \in [n], j \in [n]\}$ es llamada la matriz ortogonal de $L$.

Un automorphism de $L$ es una permutación $\alpha$ $\{1,2,\ldots,n\}$ tal que $O$ se conserva en $(i,j,l_{ij}) \mapsto (\alpha(i),\alpha(j),\alpha(l_{ij}))$.

Esta definición puede parecer un poco complicado, pero podemos ver esta propiedad es relativamente fácil. He aquí un ejemplo para la orden de 15:

$\left(\begin{array}{cccccccccccc|ccc} 13 & 8 & 14 & 9 & 15 & \mathbf{10} & 4 & 11 & 5 & 12 & 6 & 1 & 7 & 3 & 2 \\ 2 & 14 & 9 & 15 & 10 & 13 & \mathbf{11} & 5 & 12 & 6 & 1 & 7 & 3 & 8 & 4 \\ 8 & 3 & 15 & 10 & 13 & 11 & 14 & \mathbf{12} & 6 & 1 & 7 & 2 & 5 & 4 & 9 \\ 3 & 9 & 4 & 13 & 11 & 14 & 12 & 15 & \mathbf{1} & 7 & 2 & 8 & 10 & 6 & 5 \\ 9 & 4 & 10 & 5 & 14 & 12 & 15 & 1 & 13 & \mathbf{2} & 8 & 3 & 6 & 11 & 7 \\ 4 & 10 & 5 & 11 & 6 & 15 & 1 & 13 & 2 & 14 & \mathbf{3} & 9 & 8 & 7 & 12 \\ 10 & 5 & 11 & 6 & 12 & 7 & 13 & 2 & 14 & 3 & 15 & \mathbf{4} & 1 & 9 & 8 \\ \mathbf{5} & 11 & 6 & 12 & 7 & 1 & 8 & 14 & 3 & 15 & 4 & 13 & 9 & 2 & 10 \\ 14 & \mathbf{6} & 12 & 7 & 1 & 8 & 2 & 9 & 15 & 4 & 13 & 5 & 11 & 10 & 3 \\ 6 & 15 & \mathbf{7} & 1 & 8 & 2 & 9 & 3 & 10 & 13 & 5 & 14 & 4 & 12 & 11 \\ 15 & 7 & 13 & \mathbf{8} & 2 & 9 & 3 & 10 & 4 & 11 & 14 & 6 & 12 & 5 & 1 \\ 7 & 13 & 8 & 14 & \mathbf{9} & 3 & 10 & 4 & 11 & 5 & 12 & 15 & 2 & 1 & 6 \\ \hline 12 & 2 & 1 & 3 & 5 & 4 & 6 & 8 & 7 & 9 & 11 & 10 & 15 & 14 & 13 \\ 11 & 1 & 3 & 2 & 4 & 6 & 5 & 7 & 9 & 8 & 10 & 12 & 14 & 13 & 15 \\ 1 & 12 & 2 & 4 & 3 & 5 & 7 & 6 & 8 & 10 & 9 & 11 & 13 & 15 & 14 \\ \end{array}\right)$

en el que se admite la automorphism $\alpha=(1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12)(13,14,15)$. Las líneas horizontales y verticales indican la localización de los ciclos de "break" en $\alpha$. Destaco una órbita de una entrada [es decir, que comienza con la entrada (1,6,10), aplicamos $\alpha$ repetidamente] -- traza un roto de la diagonal de la parte superior del bloque de izquierda, y el símbolo "se incrementa en uno, envolviendo después de 12".

Por lo tanto, aquí se muestra un ejemplo de pregunta de mi investigación:

Pregunta: Vamos A $\alpha=(1,2,3,4,5,6)(7,8,9,10,11,12)(13,14)(15,16)$. Es $\alpha$ un automorphism de algunos de los cuadrados latinos de orden $16$?

Esta es una pregunta que ha surgido en mi investigación, y la pregunta más general "Dado $\alpha$ $\alpha$ un automorphism de algunos de los cuadrados latinos de orden $n$?" es uno de mis principales temas de investigación.

1voto

Si he entendido su requisito correctamente, entonces, la siguiente debe ajustarse a la ley. Compruebe por favor! A mi la comprobación se ha realizado la construcción, por lo que se compone en su mayoría de mirar fijamente la pantalla de la computadora.

El cuadrado latino con este tipo de simetría se determina, si sabemos todos de las filas 1 y 7, y las partes esenciales de las filas 13 y 15 (entradas=1,2,7,8,13,14,15 y 16). Escribí un Mathematica fragmento de llenar los espacios en blanco. La construcción fue, básicamente, de ensayo y error, por lo que una gran cantidad de aleatoriedad en la primera fila. El resto fue educado adivinar la observación de las restricciones obvias acerca de la colocación de las entradas de la talla 2 de las órbitas, y tratando de mezclar el resto de ellos como de manera uniforme entre las órbitas como sea posible. Espero que haya una forma más elegante de hacer esto :-)

Si esto no es de interés para usted, no se preocupe! Me había divertido durante 2 horas :-) Si usted encuentra un error, yo apologiz para perder el tiempo.

$$ \left( \begin{array}{cccccccccccccccc} 14 & 16 & 1 & 3 & 7 & 9 & 8 & 11 & 13 & 15 & 4 & 6 & 2 & 10 & 5 & 12\\ 10 & 13 & 15 & 2 & 4 & 8 & 1 & 9 & 12 & 14 & 16 & 5 & 11 & 3 & 7 & 6\\ 9 & 11 & 14 & 16 & 3 & 5 & 6 & 2 & 10 & 7 & 13 & 15 & 4 & 12 & 1 & 8\\ 6 & 10 & 12 & 13 & 15 & 4 & 16 & 1 & 3 & 11 & 8 & 14 & 7 & 5 & 9 & 2\\ 5 & 1 & 11 & 7 & 14 & 16 & 13 & 15 & 2 & 4 & 12 & 9 & 6 & 8 & 3 & 10\\ 15 & 6 & 2 & 12 & 8 & 13 & 10 & 14 & 16 & 3 & 5 & 7 & 9 & 1 & 11 & 4\\ 3 & 15 & 13 & 8 & 5 & 11 & 14 & 16 & 4 & 6 & 10 & 12 & 1 & 7 & 2 & 9\\ 12 & 4 & 16 & 14 & 9 & 6 & 7 & 13 & 15 & 5 & 1 & 11 & 8 & 2 & 10 & 3\\ 1 & 7 & 5 & 15 & 13 & 10 & 12 & 8 & 14 & 16 & 6 & 2 & 3 & 9 & 4 & 11\\ 11 & 2 & 8 & 6 & 16 & 14 & 3 & 7 & 9 & 13 & 15 & 1 & 10 & 4 & 12 & 5\\ 13 & 12 & 3 & 9 & 1 & 15 & 2 & 4 & 8 & 10 & 14 & 16 & 5 & 11 & 6 & 7\\ 16 & 14 & 7 & 4 & 10 & 2 & 15 & 3 & 5 & 9 & 11 & 13 & 12 & 6 & 8 & 1\\ 2 & 9 & 4 & 11 & 6 & 7 & 5 & 10 & 1 & 12 & 3 & 8 & 14 & 15 & 16 & 13\\ 8 & 3 & 10 & 5 & 12 & 1 & 9 & 6 & 11 & 2 & 7 & 4 & 16 & 13 & 14 & 15\\ 7 & 5 & 9 & 1 & 11 & 3 & 4 & 12 & 6 & 8 & 2 & 10 & 13 & 16 & 15 & 14\\ 4 & 8 & 6 & 10 & 2 & 12 & 11 & 5 & 7 & 1 & 9 & 3 & 15 & 14 & 13 & 16 \end{array}\right). $$

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