■可能なタイル貼り・不可能なタイル貼り(その8)
【1】ドミノ問題の直観的証明
(Q)隅とそのちょうど反対側の隅にあるマス目を切り取った8×8のチェス盤を31個のドミノ(2マスサイズ)では覆いつくすことはできるだろうか?
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(A)チェス盤を市松模様に塗ると32の黒マス,32の白マスができる.2つの向い側の白い角を取り除くと32の黒,30の白ができる.しかし1枚のドミノを置くとき,黒と白の正方形が1つずつ覆われるからどうしても2つの黒い正方形が残ってしまう.
このように隅を切り取られたチェスボードでは白か黒どちらかのマス目が多くなるため,ドミノでは覆いつくすことができないのである.
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【2】コンウェイのタイル貼り群を用いた証明
このドミノタイルには2通りの異なる向きがあるが,その境界は
W1=x^2yx^-2y^-1,W2=xy^2x^-1y^-2
また,2隅のチェス盤は
U=x^7y^7x^-1yx^-7y^-7xy^-1
タイル貼りでできないことを示すには,W1=W2=eからU=eを導けないことが示せればよい.そこで,
φ(x)=(213),φ(y)=(132)
とすると
φ(x^2)=(213)(213)=(123)=φ(e)
φ(y^2)=(132)(132)=(123)=φ(e)
φ(x^-1)=φ(x)=φ(x^7)
φ(y^-1)=φ(y)=φ(y^7)
φ(xy)=(312),(312)^3=(123)
φ(U)=φ(xy)^4=(312)^3(312)=(312)
=(132)
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【3】コンウェイのタイル貼り群を用いた証明(その2)
□を三角形状に積み上げて次数nの三角文様を作る.
次数 1 2 3 4 5
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あらゆるnに対してn次の三角文様を3点棒□□□で覆いつくすことは不可能であることを示してみたい.
次数 1 2 3 4 5
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□□□□ □□□□
□□□□□
と階段状に並べ替える.
3点棒タイルには3通りの異なる向きがあるが,その境界は
W1=x^3yx^-3y^-1,W2=xy^3x^-1y^-3,W3=(yx^-1)^3(y^-1x)^3
また,三角文様は
Un=y^-nx^n(y^-1x)^n
あらゆるnに対してタイル貼りでできないことを示すには,W1=W2=W3=eからUn=eを導けないことが示せればよい.(省略)
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