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发表于 2020-4-3 23:38:57
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本帖最后由 zqh——123 于 2020-4-4 00:09 编辑
3-P 七元有限域
还是先说规则吧。这关的规则是这样的:左下角有一个钟表,逆时针分别是红橙黄绿蓝靛紫,初始状态7个指针都指向紫色。
顶一次灰色砖,每个指针会逆时针会转一格;顶一次黑色砖,长度为n的指针会转n格。
当m个同色障碍摆在一起时,障碍可通过的充分必要条件是:长度为m的指针正指向该障碍的颜色。
吃到5个大金币后即可解锁终点前的水管。
那么规则就说完了,现在该考虑解的事情了吧?
没错。但是这个谜题,我想说两种解法。相信每个吧友都能够看懂其中的至少一种。
——第一种方法——
将49种可能的钟面状态全部列出来,然后列出每个水管进入后可以吃到大金币的条件。再考虑所有可能的顺序,全部枚举一遍后找到正确的水管顺序。
——第二种方法——
首先给大家简单介绍一下域,如果看不懂域的定义,可以先跳过,只管看下面的内容。如果下面的内容也不想看的话,也可以选择采用第一种方法,或不玩本关。
如果一个非空集合F满足:
(1)F上存在一个F×F→F的加法运算+及元素0∈F,满足:
①a+b=b+a;
②(a+b)+c=a+(b+c);
③0+a=a;
④对每个a,存在b(可记为-a或a的负元)∈F使得a+b=0.
(2)F上存在一个F²→F的乘法运算×及元素1(1≠0)∈F,满足(以下a×b可能简写为ab):
①ab=ba;
②(ab)c=a(bc);
③a(b+c)=ab+ac;
④a×1=a.
⑤对每个a≠0,存在b∈F(可记为1/a或a的逆元)使得ab=1.
那么就称F关于+和×运算是一个域。
如果你接受不了严格定义,也没关系,你大可当域就是上面能定义加减乘除(并且还和我们平时的加减乘除有类似性质)的集合。
那么我们能证明:任意一个域平面F²上的两条直线ax+by=c和dx+ey=f恰有一个交点的充分必要条件是ae≠bd,即系数行列式ae-bd不等于0.
说了这么多,我们回到原题。这个谜题是关于7的,所以我们考虑模7剩余类域F7(通俗地说,就是将所有模7同余的数视为同一个元素,运算时得到的结果n也和n+7,n-7,n+14什么的视为同一个东西。如2×4得到的结果是1,但是说8也没问题。容易验证这确实构成一个域。考虑到上横线不方便写,我就直接写0,1,2,3,4,5,6了)。如果我们定义红橙黄绿蓝靛紫分别是1234567号颜色,则每个障碍都表示直线。具体地说,如果我们把灰砖顶的次数设为x,黑砖顶的次数设为y,这里x,y∈F7。则m个n号颜色的障碍摆在一起,意味着当且仅当x+my=n时,该障碍可通过。
那么我们就可以把每个场景的障碍对应的直线方程写出来了
第一个炸弹:x+5y=5,x+6y=2
第二个炸弹:x+2y=4,x+y=2
起点前的障碍:x+ky=k,k=0,1,2,...,6.
第一个场景:x+y=2,大个子强制
第二个场景:x+2y=4,有一个蘑菇
第三个场景:x+3y=3
第四个场景:x+4y=4,x+6y=2
第五个场景:x+5y=5,小个子强制
第六个场景:x+6y=2
终点前:x+2y=4,x+6y=2
显然,凡是同时出现在一起的直线,都恰有一个公共点,因此我们可以解出各自方程组,进一步简化如下:
第一个炸弹:(x,y)=(6,4)
第二个炸弹:(x,y)=(0,2)
起点前的障碍:(x,y)=(0,1)
第一个场景:x+y=2,大个子强制
第二个场景:x+2y=4,有一个蘑菇
第三个场景:x+3y=3
第四个场景:(x,y)=(1,6)
第五个场景:x+5y=5,小个子强制
第六个场景:x+6y=2
终点前:(x,y)=(5,3)
很明显,第1,2,3,5,6场景的五条直线也是两两有唯一公共点的(两两间构成的系数行列式不等于零)。因此可将它们两两解出,如下图所示:
这里的y系数我都用负数了,不过区别不大。
那么,很容易看出这五条直线的任意三条都是不共点的。因此这关本质上就是一个五角星上的迷宫。大致规则如下:
(1)1,2,3,5,6号水管各代表一条直线,当且仅当在这条直线上时,可以进入吃到星币,但出来时必须还在这条直线上。4号水管则是当且仅当(x,y)=(1,6)时可以进入得到星币,出来必须还是(x,y)=(1,6);
(2)最终如果能过关,则必须到达(5,3)这个点上;
(3)初始点是(0,1);
(4)任何时候都不可以经过(0,2),(6,4)这两个点;
(5)每个水管只可以进入一次,而6个水管至少有5个要进入并吃到星币。
其实说到这里基本就能看出来了,对应(1,6)的4号水管是不可能进去的。因为它不作为任何一个点的中转点,只要进去了,再出来就没得动了,也不可能过关。
因此,扔掉四号水管,我们看1,2,3,5,6这5个水管:
第一个炸弹:(x,y)=(6,4)
第二个炸弹:(x,y)=(0,2)
起点前的障碍:(x,y)=(0,1)
第一个场景:x+y=2,大个子强制
第二个场景:x+2y=4,有一个蘑菇
第三个场景:x+3y=3
第五个场景:x+5y=5,小个子强制
第六个场景:x+6y=2
终点前:(x,y)=(5,3)
现在唯一需要确定的就是五个水管的进入顺序,我们能够看出:
①由于(0,1)只在三号水管和五号水管对应的直线上,故第一个进入的必然是3号或5号水管;
②由于(5,3)只在二号和六号水管对应的直线上,故最后进入的必须是2号或6号水管;
③第一个场景有大个子强制,所以1号水管必然在2号水管后;
④第五个场景有小个子强制,所以5号水管不能在2号水管和1号水管之间;
⑤五号水管和六号水管对应的两条直线交于(6,4),所以5号水管和6号水管不能相邻;
⑥一号水管和二号水管对应的两条直线交于(0,2),所以1号水管和2号水管不能相邻.
这样一来,所有的条件就用上了,我们只需要利用这些条件确定顺序。由②③知,最后进入的必须是6号水管。
然后考虑起点,由①知起点必为3号或5号。如果起点是3号,则剩下1,2,5三根水管在中间三个位置。而2在1前,2和1不相邻,所以顺序只能是2-5-1。但这和④矛盾。
所以起点是5号,剩下1,2,3三根水管在中间三个位置。2和1不能相邻,所以顺序必须是2-3-1。从而,五根水管的顺序只能是5-2-3-1-6,经验证的确符合条件。
综上所述,5-2-3-1-6是唯一正确的水管顺序。根据这个顺序,我们便可吃到5个星币,进而通过关卡。
那么下面来说说我自己的设计思路:
这个谜题应该是所有关卡中最难的,枚举法极为繁琐,若要解谜,则需要用到的知识又比较多。
关于制作思路,其实当初想了很久彩虹谜题应该怎么做。首先7是素数,这应当是一个很好的性质,进而就考虑到,仅仅有限个模素数剩余类,作为一个域,就能拥有很多和实数类似的性质。于是我便构造了这样五条两两线性无关的直线。并且也是在此基础上增加了一些限定条件,从而得到了这样一个五角星迷宫。
这个解谜想看懂答案推导需要知识,表面上看需要知识,实际上还需要知识,需要一些基础的抽代内容,属于较硬核的谜题。
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