IT牛人博客聚合

    有一个正方形的房间，房间的四壁都是镜子。房间里有一个天使和一个恶魔。假设房间是一个单位正方形 [0, 1] × [0, 1] ，那么天使和恶魔便是这个正方形内的两个点 (a, b) 和 (c, d) 。恶魔想要在原地发射致命激光杀死天使（激光可以无限地在镜子间反射）。天使可以根据恶魔的位置，预先在房间里放置一些守卫为自己挡住激光（守卫实际上也是一个个点）。当然，天使可以在自己周围密密麻麻地放一圈守卫，围成一个封闭的圆形，从而让恶魔不管朝什么方向发射激光，最终都无法击中天使。我们的问题是，能把守卫的数量减少到可数个点吗？能把守卫的数量减少到有限个点吗？

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    这是我前几天看到的一个视频。毫无疑问，它是我所见过的各种生命游戏构造中最神奇的一个：

      

    在 LifeWiki 中有一个词条详细介绍了这个构造：它叫做 OTCA metapixel ，是由 Brice Due 在 2005 至 2006 年间构造的。其中，每一个 metapixel 的大小为 2048 × 2048 ，周期为 35328 。

 

视频出处：http://www.youtube.com/watch?v=QtJ77qsLrpw

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    数学之美不但体现在漂亮的结论和精妙的证明上，那些尚未解决的数学问题也有让人神魂颠倒的魅力。和 Goldbach 猜想、 Riemann 假设不同，有些悬而未解的问题趣味性很强，“数学性”非常弱，乍看上去并没有触及深刻的数学理论，似乎是一道可以被瞬间秒杀的数学趣题，让数学爱好者们“不找到一个巧解就不爽”；但令人称奇的是，它们的困难程度却不亚于那些著名的数学猜想，这或许比各个领域中艰深的数学难题更折磨人吧。

    今年年初时，我曾经写过一篇名为 千万别学数学：最折磨人的数学未解之谜 的文章，选取并翻译了 Mathematical Puzzles

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    今天听说了 Conway's Soldiers ，这是 Conway 大牛在 1961 年提出的一个数学谜题（似乎 Conway 的出镜率也太高了），我觉得非常有意思，在这里跟大家介绍一下。内容基本上来自于 Wikipedia 的相关页面。

    假设有一个无限大的棋盘。棋盘上可以放置一些象征着士兵的棋子。一个棋子可以跳过并吃掉和它相邻的一枚棋子（就像孔明棋一样）。这是棋子的唯一一种移动方式。现在，在某个位置画一条无限长的水平线，你需要在水平线下面放置足够多的棋子，使得它们前仆后继地往水平线上方跳，最终能够跳到水平线以上 n 个单位的位置。

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    这道题的答案有几个字母？答案：four。

    有趣的是，这是唯一的答案。如果令函数 f(n) 表示非负整数 n 的英文表达中有多少个字母（不算空格和短横线）， n=4 是该函数的唯一不动点。

       n    0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, …

      f(n)  4, 3, 3, 5, 4, 4, 3,

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    数学猜想并不总是对的，错误的数学猜想不占少数。关键在于，有时反例太大，找出反例实在是太困难了。这篇日志收集了很多“大反例”的例子，里面提到的规律看上去非常诱人，要试到相当大的数时才会出现第一个反例。

千万不要迷信规律

    圆上有 n 个点，两两之间连线后，最多可以把整个圆分成多少块？

      

    上图显示的就是 n 分别为 2 、 3 、 4 的情况。可以看到，圆分别被划分成了 2 块、 4 块、 8 块。规律似乎非常明显：圆

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    曾经想过要写一篇科幻小说，讲一种生活在空壳星球内表面的文明，如何发现自己的星球是圆的，如何成功地环游世界一周，又如何发现自己其实是在星球的内表面。今天我长出了一口气，幸好当初没写这样的文章，不然就闹笑话了。今天我才知道，空壳星球内部的人是不能居住在星球的内表面的，因为空壳星球内的任意一点都没有重力。

    这其实并不难理解。虽然脚下的土地离你更近，产生的重力作用更显著，但可惜这部分土地并不多。星球的更多部分将会位于你的头上，但可惜他们又离你太远了，影响也不会太大。近的部分太小，大的部分又太远，这两者很可能是一种平衡的状态。

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    今天看到一个有趣的证明，来源在这里。

      

    Cantor 集是一个简单而又神奇的分形图形。把 [0, 1] 三等分，挖去中间那一段（即挖去 (1/3, 2/3) ），然后把剩下两段也都分别进行三等分，并挖去各自中间的一段。这样无限地进行下去，最后得到的极限点集就是 Cantor 集了（上面那张图不是分割线，是 Cantor 集的一个示意图）。我们通常把 Cantor 集记作 C 。Cantor 集具有很多神奇的性质：它的 Lebesgue 测度为 0，但它却包含有不可

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    在这个 Blog 的一篇很老很老的文章里，我曾经讲过一个非常有趣的几何作图问题，这个问题最早是由 D. Pedoe 教授在 1983 年提出的：给定 A 、 B 两点，只用一个生锈的圆规（没有直尺），如何找出一个点 C ，使得 A 、 B 、 C 恰好构成一个等边三角形？所谓“生锈的圆规”，也就是一个被卡住的圆规，它的两脚张角不能改变。我们不妨假设，它只能画出单位大小的圆。1987 年，我国的侯晓荣等人成功地解决了这个问题，并借助复平面理论得到了很多一般的结果，其研究成果《锈规作图论》发表在了《中国科学技术大学学报》上。

    锈规作出等边三

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    上帝创造了整数，其余的则是我们人类的事了。正因为如此，质数、完全数、Fibonacci 数之类的数列才会让数学家们如痴如醉，因为它们的存在是如此自然，没有任何人造的因素。事实上，数学家们对这些数的认识也越来越丰富，挖掘出了这些数列中越来越深刻的性质。

    不过，人类确实太渺小了。还有好多构造异常简单的“纯天然数列”，我们了解得实在太少。Kolakoski 数列就是最好的例子之一。

    Kolakoski 数列仅由 1 和 2 构成，其中头 100 个数是

1, 2, 2, 1, 1, 2, 1

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    由于某些原因，最近在整理以前的日志。偶然翻到这篇日志时，顺便在 Wikipedia 复习了一下 Arrow 不可能性定理的证明，惊奇地发现这个定理的证明过程非常困难但又非常初等，是一个门槛很低、老少咸宜的思维游戏。虽然不少人都翻译过 Wikipedia 上的这段证明，但我也想自己写一个自己的理解，一来做个笔记，二来也锻炼一下自己的表达能力。

    Arrow 不可能性定理是一个与选举制度有关的定理。选举制度，说穿了就是把所有选民的意见综合成一个全体意见的算法。选民的意见，无非是候选对象在心目中谁优谁劣，完整地反应在选票上，就是候选对象们从优到

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不知道有多少人已经熟知 Conway 的生命游戏，但却从没听说过 Langton 的蚂蚁游戏？反正我是其中之一。直到今天我才听说了这个比生命游戏更酷的游戏—— Langton 的蚂蚁。这也是一个二维自动机形式的零玩家游戏，不过我觉得它比生命游戏有趣得多。这有两个理由：

1. 它的算法过程更简单。初始时，蚂蚁位于一张空白画布的某个方格里。如果当前蚂蚁在白色方格上，则对当前方格反色，左转 90 度，前进一格；如果当前蚂蚁在黑色方格上，则对当前方格反色，右转 90 度，前进一格。如此反复。

  

2. 它的结果更有意思——刚开始，画布上将生成毫无规律的复杂图形，实在让人很难相信这竟是由如此简单的规则产生的；直到上

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    前几天，一篇叫做 用正方形纸片折出等边三角形 的日志引起大家的讨论，折出正七边形和折出角三等分线的方案更是让大家争论不休。提得最多的问题就是，折纸为什么要比尺规作图更强？这是一个好问题。我查了不少资料，了解到不少折纸几何的历史，收获颇大，不赶紧记下来就亏大了。于是有了这篇文章。

    要解答为何折纸如此强大，首先我们得解决一个问题：什么叫折纸。折纸的游戏规则是什么？换句话说，折纸允许哪些基本的操作？大家或许会想到一些折纸几何必须遵守的规则：所有直线都由折痕或者纸张边缘确定，所有点都由直线的交点确定，折痕一律是将纸张折叠压平再展开后得到的，每次

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    有这么两个八面体，它们是由一组相同的三角形面组成的，不过一个是凸多面体，一个是凹多面体。这两个多面体的体积哪个更大？

    不可思议的是，真的就有这么两个八面体，凹的那个比凸的那个更大一些。 2002 年， S. N. Mikhalev 首次发现了这样一对八面体，其中凸多面体的六个顶点分别为

N(0, 0, 1)，A(10, 1, 0)，B(0, 6, 0)，C(-10, 1, 0)，D(0, -10, 0)，S(0, 0, -1)

    凹多面体的六个顶点则为

N(0, 0, √61/3)，A

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    今天听说了一个非常有趣的思想实验——超级游戏（ Hypergame ，暂且让我翻译成“超级游戏”吧）。首先，如果一个游戏能在有限步之内分出胜负，我们就把它叫做“有限游戏”。注意，一个有无穷多种状态的游戏也可以是有限游戏。虽然每一步的决策无穷多，但只要能在有限步内结束游戏，我们都把它叫做有限游戏。举个例子，玩家 1 和玩家 2 游戏，玩家 1 说出任意一个正整数 N ，然后立即获胜。这个游戏的决策有无穷多，但它显然是有限游戏。另外，一个有限游戏的总步数甚至也可以没有上限。比如说，玩家 1 说出任意一个正整数 N ，然后玩家 2 说 N - 1 ，玩家 1 说 N - 2 ，以此类推，两人

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Lee Sallows 最近做了一个网站，收集了很多在几何意义上也成立的幻方，集数学与艺术于一体，为传统意义的幻方赋予了新的生命。大家来欣赏一下吧。

 

这是一个幻方，它由九块积木组成。这些积木所含的小方格数分别是 2, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 22，每行每列和两对角线上的方格总数都是 36 。 牛 B 的是，每条线上的三块积木正好也都能拼成一个 6 × 6 的矩形。

 

 

与上图类似的一个几何幻方，不过明显更帅一些。

 

 

这个可以说是三重幻方了：幻方中的积木所含的小方格数恰好是前 9 个正整数，并且每条线上的三块积木正好能拼成一个（

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