理论教育 欧拉猜想:解析三十六军官问题

欧拉猜想:解析三十六军官问题

时间:2023-12-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:欧拉猜想|三十六军官问题|欧拉是18世纪最优秀的数学家,他在数论、几何学、天文数学、微积分等多个数学领域中都取得了出色的成就,一生著作颇丰,很是令人敬仰。历史上称这个问题为三十六军官问题。尽管很容易将三十六军官问题中的军团数和军阶数推广到一般的n的情况,而相应的满足条件的方队被称为n阶欧拉方。由三十六军官问题引出的正交拉丁方是6阶的正交拉丁方。

欧拉猜想:解析三十六军官问题

欧拉猜想|三十六军官问题|

欧拉是18世纪最优秀的数学家,他在数论、几何学、天文数学、微积分等多个数学领域中都取得了出色的成就,一生著作颇丰,很是令人敬仰。

莱昂哈德·欧拉,1707年出生在瑞士的巴塞尔城,小时候他就特别喜欢数学,不满10岁就开始自学《代数学》。这本书连他的几位老师都没读过,可小欧拉却读得津津有味,遇到不懂的地方,就用笔作个记号,事后再向别人请教。13岁就进巴塞尔大学读书,这在当时是个奇迹,曾轰动了数学界。小欧拉是这所大学,也是整个瑞士大学校园里年龄最小的学生。在大学里得到当时最有名的数学家微积分权威约翰·伯努利的精心指导,并逐渐与其建立了深厚的友谊。约翰·伯努利后来曾这样称赞青出于蓝而胜于蓝的学生:“我介绍高等分析时,他还是个孩子,而你将他带大成人。”两年后的夏天,欧拉获得巴塞尔大学的学士学位,次年,欧拉又获得巴塞尔大学的哲学硕士学位。1725年,欧拉开始了他的数学生涯。

印有欧拉头像的邮票

在欧拉的一生当中,他曾经提出过很多问题,但有一个问题却让人难以忘记。内容为:从不同的6个军团各选6种不同军阶的6名军官共36人,排成一个6行6列的方队,使得各行各列的6名军官恰好来自不同的军团而且军阶各不相同,应如何排这个方队?如果用(1,1)表示来自第一个军团具有第一种军阶的军官,用(1,2)表示来自第一个军团具有第二种军阶的军官,用(6,6)表示来自第六个军团具有第六种军阶的军官,则欧拉的问题就是如何将这36个数对排成方阵,使得每行每列的数无论从第一个数看还是从第二个数看,都恰好是由1、2、3、4、5、6组成。历史上称这个问题为三十六军官问题。三十六军官问题提出后,很长一段时间没有得到解决,直到20世纪初才被证明这样的方队是排不起来的。尽管很容易将三十六军官问题中的军团数和军阶数推广到一般的n的情况,而相应的满足条件的方队被称为n阶欧拉方。

与ζ函数的关系

欧拉曾猜测:对任何非负整数t,n=4t+2阶欧拉方都不存在。t=1时,这就是三十六军官问题,而t=2时,n=10,数学家们构造出了10阶欧拉方,这说明欧拉猜想不对。但到1960年,数学家们彻底解决了这个问题,证明了n=4t+2(t≥2)阶欧拉方都是存在的。这种方阵在近代组合数学中称为正交拉丁方,正交拉丁方是指两个n阶拉丁方在同一位置上的数依次配置成对时,如果这两个有序数对恰好各不相同(一般处理方法为把当中某些行或列对调),(这种相同即经过有限次旋转和镜像对称后不重合)。下面是两个互为正交的4阶拉丁方

(4.1) (3.3) (2.4) (1.2)

(2.2) (1.4) (4.3) (3.1)(www.daowen.com)

(1.3) (2.1) (3.2) (4.4)

(3.4) (4.2) (1.1) (2.3)

已经证明,除2、6阶外,其他阶拉丁方都存在正交拉丁方。由三十六军官问题引出的正交拉丁方是6阶的正交拉丁方。它在工农业生产和科学实验方面有广泛的应用。现已经证明,除了2阶和6阶以外,其它各阶3,4,5,7,8,……各阶正交拉丁方都是作得出来的。

欧 拉

问题终有它提出的依据和存在的必要,这需要我们不断的为之思考和努力。

数学链接 SHU XUE LIAN JIE

欧拉的成就

欧拉的一生,是为数学发展而奋斗的一生,他那杰出的智慧,顽强的毅力,孜孜不倦的奋斗精神和高尚的科学道德,是永远值得我们学习的。欧拉在数学、物理、天文、建筑以至音乐、哲学方面都取得了辉煌的成就。在数学的各个领域,常常见到以欧拉命名的公式、定理和重要常数。课本上常见的如π(1736年),i(1777年),e(1748年),sin和cos(1748年),tg(1753年),△x(1755年),Σ(1755年),f(x)(1734年)等,都是他创立并推广的。歌德巴赫猜想也是在他与歌德巴赫的通信中提出来的。欧拉还首先完成了月球绕地球运动的精确理论,创立了分析力学、刚体力学等力学学科,深化了望远镜显微镜的设计计算理论。

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