8×8的国际象棋棋盘放米粒能不能被剪成7个2×2

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2017-12-02 03:52 标签： 国际象棋的棋盘
导读：12讲染色和赋值，染色方法和赋值方法是解答数学竞赛问题的两种常用的方法，染色方法是一种对题目所研究的对象进行分类的一种形象化的方法，而凡是能用染色方法来解的题，一、染色法，将问题中的对象适当进行染色，再通过对染色图形的处理达到对原问题的解决，这种解题方法称为染色法，常见的染色方式有：点染色、线段染色、小方格染色和对区域染色，对8×8的棋盘染色，这种染色方式将棋盘按颜色分成了三个部分，将8×8方12讲 染色和赋值
染色方法和赋值方法是解答数学竞赛问题的两种常用的方法。就其本质而言，染色方法是一种对题目所研究的对象进行分类的一种形象化的方法。而凡是能用染色方法来解的题，一般地都可以用赋值方法来解，只需将染成某一种颜色的对象换成赋于其某一数值就行了。赋值方法的适用范围要更广泛一些，我们可将题目所研究的对象赋于适当的数值，然后利用这些数值的大小、正负、奇偶以及相互之间运算结果等来进行推证。 一、染色法
将问题中的对象适当进行染色，有利于我们观察、分析对象之间的关系。像国际象棋的棋盘那样，我们可以把被研究的对象染上不同的颜色，许多隐藏的关系会变得明朗，再通过对染色图形的处理达到对原问题的解决，这种解题方法称为染色法。常见的染色方式有：点染色、线段染色、小方格染色和对区域染色。
例1 用15个“T”字形纸片和1个“田”字形纸片（如下图所示），能否覆盖一个8×8的棋盘？
解：如下图，将 8×8的棋盘染成黑白相间的形状。如果15个“T”字形纸片和1个“田”字形纸片能够覆盖一个8×8的棋盘，那么它们覆盖住的白格数和黑格数都应该是32个，但是每个“T”字形纸片只能覆盖1个或3个白格，而1和3都是奇数，因此15个“T”字形纸片覆盖的白格数是一个奇数；又每个“田”字形纸片一定覆盖2个白格，从而15个“T”字形纸片与1个“田”字形纸片所覆盖的白格数是奇数，这与32是偶数矛盾，因此，用它们不能覆盖整个棋盘。
例2 如左下图，把正方体分割成27个相等的小正方体，在中心的那个小正方体中有一只甲虫，甲虫能从每个小正方体走到与这个正方体相邻的6个小正方体中的任何一个中去。如果要求甲虫只能走到每个小正方体一次，那么甲虫能走遍所有的正方体吗？
解：甲虫不能走遍所有的正方体。我们如右上图将正方体分割成27个小正方体，涂上黑白相间的两种颜色，使得中心的小正方体染成白色，再使两个相邻的小正方体染上不同的颜色。显然，在27个小正方体中，14个是黑的，13个是白的。甲虫从中间的白色小正方体出发，每走一步，方格就改变一种颜色。故它走27步，应该经过14个白色的小正方体、13个黑色的小正方体。因此在27步中至少有一个小正方体，甲虫进去过两次。由此可见，如果要求甲虫到每一个小正方体只去一次，那么甲虫不能走遍所有的小正方体。
例3 8×8的国际象棋棋盘能不能被剪成7个2×2的正方形和9个4×1的长方形？如果可以，请给出一种剪法；如果不行，请说明理由。
解：如下图，对8×8的棋盘染色，则每一个4×1的长方形能盖住2白2黑小方格，每一个2×2的正方形能盖住1白3黑或3白1黑小方格。推知7个正方形盖住的黑格总数是一个奇数，但图中的黑格数为32，是一个偶数，故这种剪法是不存在的。
例4 在平面上有一个27×27的方格棋盘，在棋盘的正中间摆好81枚棋子，它们被摆成一个9×9的正方形。按下面的规则进行游戏：每一枚棋子都可沿水平方向或竖直方向越过相邻的棋子，放进紧挨着这枚棋子的空格中，并把越过的这枚棋子取出来。问：是否存在一种走法，使棋盘上最后恰好剩下一枚棋子？
解：如下图，将整个棋盘的每一格都分别染上红、白、黑三种颜色，这种染色方式将棋盘按颜色分成了三个部分。按照游戏规则，每走一步，有两部分中的棋子数各减少了一个，而第三部分的棋子数增加了一个。这表明每走一步，每个部分的棋子数的奇偶性都要改变。
因为一开始时，81个棋子摆成一个9×9的正方形，显然三个部分的棋子数是相同的，故每走一步，三部分中的棋子数的奇偶性是一致的。
如果在走了若干步以后，棋盘上恰好剩下一枚棋子，则两部分上的棋子数为偶数，而另一部分的棋子数为奇数，这种结局是不可能的，即不存在一种走法，使棋盘上最后恰好剩下一枚棋子。
例5 图1是由数字0，1交替构成的，图2是由图1中任选减1，如此反复多次形成的。问：图2中的A格上的数字是多少？
解：如左下图所示，将8×8方格黑白交替地染色。
此题允许右上图所示的6个操作，这6个操作无论实行在哪个位置上，白格中的数字之和减去黑格中的数字之和总是常数。所以图1中白格中的数字之和减去黑格中的数字之和，与图2中白格中的数字之和减去黑格中的数字之和相等，都等于32，由（31＋A）-32=32，得出A=33。
例6 有一批商品，每件都是长方体形状，尺寸是1×2×4。现在有一批现成的木箱，内空尺寸是6×6×6。问：能不能用这些商品将木箱填满？ 解：我们用染色法来解决这个问题。先将6×6×6的木箱分成216个小正方体，这216个小正方体，可以组成27个棱长为2的正方体。我们将这些棱长为2的正方体按黑白相间涂上颜色（如下图）。
容易计算出，有14个黑色的，有13个白色的。现在将商品放入木箱内，不管怎么放，每件商品要占据8个棱长为1的小正方体的空间，而且其中黑、白色的必须各占据4个。现在白色的小正方体共有8×13=104（个），再配上104个黑色的小正方体，一共可以放26件商品，这时木箱余下的是8个黑色小正方体所占据的空间。这8个黑色的小正方体的体积虽然与一件商品的体积相等，但是容不下这件商品。因此不能用这些商品刚好填满。
例7 6个人参加一个集会，每两个人或者互相认识或者互相不认识。证明：存在两个“三人组”，在每一个“三人组”中的三个人，或者互相认识，或者互相不认识（这两个“三人组”可以有公共成员）。
证明：将每个人用一个点表示，如果两人认识就在相应的两个点之间连一条红色线段，否则就连一条蓝色线段。本题即是要证明在所得的图中存在两个同色的三角形。
设这六个点为A，B，C，D，E，F。我们先证明存在一个同色的三角形：
考虑由A点引出的五条线段AB，AC，AD，AE，AF，其中必然有三条被染成了相同的颜色，不妨设AB，AC，AD同为红色。再考虑△BCD的三边：若其中有一条是红色，则存在一个红色三角形；若这三条都不是红色，则存在一个蓝色三角形。
下面再来证明有两个同色三角形：不妨设△ABC的三条边都是红色的。若△DEF也是三边同为红色的，则显然就有两个同色三角形；若△DEFDE，再考虑DA，DB，DC三条线段：若其中有两条为红色，则显然有一个红色三角形；若其中有两条是蓝色的，则设其为DA，DB。此时在EA，EB中若有一边为蓝色，则存在一个蓝色三角形；而若两边都是红色，则又存在一个红色三角形。
故不论如何涂色，总可以找到两个同色的三角形。 二、赋值法
将问题中的某些对象用适当的数表示之后，再进行运算、推理、解题的方法叫做赋值法。许多组合问题和非传统的数论问题常用此法求解。常见的赋值方式有：对点赋值、对线段赋值、对区域赋值及对其他对象赋值。
例8 一群旅游者，从A村走到B村，路线如下图所示。怎样走才能在最短时间内到达B村？图中的数字表示走这一段路程需要的时间（单位：分）。
解：我们先把从A村到各村的最短时间标注在各村的旁边，从左到右，一一标注，如下图所示。
由此不难看出，按图中的粗黑线走就能在最短时间（60分钟）内从A村走到B村。
例9 把下图中的圆圈任意涂上红色或蓝色。问：有无可能使得在同一条直线上的红圈数都是奇数？请说明理由。 包含总结汇报、旅游景点、办公文档、专业文献、外语学习、IT计算机、出国留学以及《数学奥林匹克专题讲座》第12讲 染色和赋值等内容。本文共3页
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