找藏宝图的游戏

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A,B与C玩一个游戏,有n个有编号的房间,每个房间中有一个箱子和一个灯,灯只有开和关两个状态,有且仅有唯一的一个箱子中有藏宝图。
游戏规则是这样的:
1.A选择一个房间的箱子中放藏品图,并选择n个房间中灯的开关状态。
2.B在知道藏宝图所在的房间与所有灯的开关状态的前提下,必须且只能改变其中某个房间灯的开关状态。
3.C只观看B修改之后灯的开关状态来判断藏宝图在哪个箱子中,只有一次选择机会。
B与C可以提前商量策略,但是A可以全程旁听。

问:当$n=63$,$n=64$时,B与C是否有必胜策略?

1 Answers

都可以。
先把问题数学化,既灯开为1,灯光为0,房间号对应一个码(0或1),找图则是在码上翻译出一个数p。
一:只需三组三个码就可以表示1到64中的所有整数
因为一组码能表示四个数,三组码就能表示4³=64个数
一组码形如(a₁,a₂,a₃),(a₁+a₂)的奇偶性表示1-4这个数的奇偶性,
(a₂+a₃)的奇偶性表示,它是属于{1,2}还是{3,4}
易知:无论初始的一组码给的是什么只需改变一个码就可以使其对应1-4的另一个数。
比如说初始值(101)表示{3,4}中的奇数,即3
令每一组码表示的一个数a,b,c组成一个点的坐标P,其对应的数p为16(c-1)+4(b-1)+a=16c+4b+a-20
可知此定义是良性的。
二:只需要三组“钥匙”就可以解出对应的一个数:第一组改变一组码的一个值,第二组改变两组不同的码的分别一个值,第三组改变三个不同的码的各一个值。这是因为三组码中的每一组码,只需至多改变一个数,就可以得到准确的数字。
第一组钥匙已在上文给了,第二组是由abc中任两个组成的3×3的矩阵,第三组钥匙是由ABC组成的3×3×3的三维点阵,比如说第二组中a和b的矩阵中的(a₁,b₃)表示的意思是当其为0时不动,当其为1时a₁与b₃的值改变,易知第一组有3×3=9个,第二组有(2+1)×3×3=27个,第三组有3×3×3=27个,一共9+27+27=63个。
三:现在我们来验证上述给的锁和钥匙是符合题意的,我们可以用63个码表示64个数,当n=63时在p中舍去一个数不用,n=64时舍去一个码不用即可。而A无论如何也无法胜利,因为初始值是可以任给的,我们只需改变其中一个钥匙的值,即可做到把三个数均调成我们想要的坐标的值P(a,b,c)从而对应一个正确的数p.

可能有点不太对,因为B是必须要改一个灯的

将所有2^n个n位01串作为2^n个点,将只有一位不同的01串代表的点连线。则原题即要求存在对于图的某种n染色,任意一个点都有n种相邻颜色。而任意一个点都只有n个相邻顶点。
从每个顶点开始不计重复的计算颜色点数,对某种颜色的点,每个顶点都有且只有一个相邻顶点被染成颜色x,有2^n个顶点,则不计重复的计数得出2^n。
另一方面,每个颜色x的顶点都恰被计算了n次。
则如果存在一种对应染色,必有n|2^n,从而原题中的63让BC无必胜策略

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