将连续两列自然数1~N排成两数圈,能否满足下列要求:

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/07/04 08:07:58
1、第一圈用1~N依次顺时针排成,作为基本圈。
2、第二圈用另一列1~N来排
3、将排好的第二圈叠在第一圈上(数对数),
使得不论如何转动第二圈,两圈总有至少一个数是重合的。
(4)经过实验我们看到:对有的N(如:3、5)可以排成;
对有的N(如:4)不可以排成;
我们希望知道的是:哪些可以;哪些不可以?为什末?

N为奇数时应该是可以的,第二圈排列方式按照如下顺序:
1,(N+3)/2,2,(N+5)/2,3,(N+7)/2……N,(N+1)/2。
也就是说,先按照顺序把从1到(N+1)/2的数字顺时针排好(称为步骤一),
然后把从(N+3)/2到N的数字按顺序插入之前排好的数列的每两个数字之间(称为步骤二)。
然后将第二圈的1跟第一圈重合,此时1是重合的,满足条件,第二圈的2在第一圈的3,第二圈的3在第一圈的5(后面的省略);
逆时针转1个数字,则2重合,第二圈的3在第一圈的4(后面的省略);
再逆时针转动一个数字,3重合,之后的4刚好在5的位置。

每转一个数字的位置,就有一个不同的数字重合。

当转到(N+1)/2重合时,也就是把步骤一中的数字都轮流重合了一次后,由于是个环状结构,此时(N+3)/2位于1的后面,1位于(N+1)/2的后面,(N+1)/2跟第一圈的(N+1)/2重合,则(N+3)/2位于(N+5)/2的位置,也就是刚好再转一个数字,可以使(N+3)/2跟第一圈重合。而之后的数字仍然是连续的两个数字中间间隔一个数字,所以仍然满足:每逆时针转动一个数字,刚好有一个数字重合。

那么转完一圈后刚好每个数字重合了一次。

可以注意到,若要满足条件,每转动一个数字都有且只有一个数字重合(称为结论一)。理由如下:
对于每个确定的第二圈排列,经过转动后,可以与第一圈有N中不同的对应方式,而且很明显,若一个数字在其中一种对应方式中与第一圈重合,则其他的对应方式中这个数字一定不重合。一共有N个数字和N种对应方式,如果其中一种对应方式中,有多个数字重合,那必然有至少一中的对应方式,其中每个数字都不与第一圈重合(抽屉原理)

从结论一,我们可以作出如下推论(推论一):
按照选定的方向(如逆时针)每转一个数字,都会有一个数字与第一圈重合,那么,当数字1与第一圈重合时,其他数字分别按照选定的方向,分别与第一圈的对应数字相距1、2、3、4……N-1个数字的位置。这样才能保证不管转动多少格,都会有与第一圈对应的数字。按上述排列方式,除1外,其他任意数字K与第一圈对应数字相差K-1个数字的位置。