■スー・モースの置換則(その1)
簡単な置換則
0→01,1→10
をもとに非周期的で再帰的に計算可能な数列を生成してみたい.
0
01
0110
01101001
0110100110010110
これはスー・モース数列と呼ばれるもので,この数列に自己相似という性質がある.たとえば,この数列をひとつ置きに選んでも同じ数列が得られる.最初の2つの数字を選ぶ,次の2つの数字を捨てるという操作を繰り返しても同じ数列が得られる.
すなわち,この数列は非周期的ではあるが,まったくランダムではなく,強固な短期的・長期的構造をもっていて,同じ数字が3つ以上続くことはない.
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この数列を生成する別の方法もある.各世代は前の世代にその補数を加えればよい.たとえば,0110の補数は1001であるから
0110+1001→01101001
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1から8までのすべての数字を含む排他的数列
{an}={1,4,5,8}
{bn}={2,3,6,7}
では
2^0+3^0+5^0+8^0=1^0+4^0+6^0+7^0=4
2^1+3^1+5^1+8^1=1^1+4^1+6^1+7^1=18
2^2+3^2+5^2+8^2=1^2+4^2+6^2+7^2=102
2乗和まで等しい数列となっている.
1から16までのすべての数字を含む排他的数列
{an}={1,4,6,7,10,11,13,16}
{bn}={2,3,5,8,9,12,14,15}
では
1+4+6+7+10+11+13+16=2+3+5+8+9+12+14+15=68
1^2+4^2+6^2+7^2+10^2+11^2+13^2+16^2=2^2+3^2+5^2+8^2+9^2+12^2+14^2+15^2=748
1^3+4^3+6^3+7^3+10^3+11^3+13^3+16^3=2^3+3^3+5^3+8^3+9^3+12^3+14^3+15^3=9248
3乗和まで等しい数列となっている.
これらの具体的なアルゴリズムは,スー・モース数列と関係している.
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