Matematické Fórum

Nevíte-li si rady s jakýmkoliv matematickým problémem, toto místo je pro vás jako dělané.

Nástěnka
22. 8. 2021 (L) Přecházíme zpět na doménu forum.matweb.cz!
04.11.2016 (Jel.) Čtete, prosím, před vložení dotazu, děkuji!
23.10.2013 (Jel.) Zkuste před zadáním dotazu použít některý z online-nástrojů, konzultovat použití můžete v sekci CAS.

Nejste přihlášen(a). Přihlásit

#1 02. 12. 2008 18:33

KdosiZKarvine
Zelenáč
Příspěvky: 4
Reputace:   
 

Kombinatorika - stroječek na míchání karet

Hezký den všem

mohl by mi prosím někdo pomoci s následující úlohou?

Mějme balíček karet očíslovaných 1, 2, ..., 32. Máme stroječek na míchání karet. Když do stroječku vložíme seřazený balíček v pořadí 1, 2, ..., 32, strojek balíček rozdělí na dvě stejně velké poloviny a tyto pak vmíchá mezi sebe tak, že mezi karty jedné poloviny vmíchá v daném pořadí karty druhé poloviny. Karty z každé poloviny se nemusí pravidelně střídat, navíc po každém vložení do stroječku můžeme dostat jiné vmíchání, ale vždy zůstane zachováno pořadí karet v obou polovinách. Ukažte, že existuje takové rozmíchání balíčku karet, které nemůžeme dostat po nejvýše čtyřech mícháních ve stroječku.

Našel jsem podobný příklad zde. Tomu rozumím, ale je zde jeden podstatný rozdíl - a to ten, že v příkladě, na který se ptám, se nemusí karty z každé poloviny pravidelně střídat.

Díky za pomoc :-)

Offline

 

#2 03. 12. 2008 01:34

Kondr
Veterán
Místo: Linz, Österreich
Příspěvky: 4247
Škola: FI MU 2013
Pozice: Vývojář, JKU
Reputace:   38 
 

Re: Kombinatorika - stroječek na míchání karet

Dokaž následujcí tvrzení:
- po prvním zamíchání lze z balíčku vybrat rostoucí podposloupnost délky 16
- po 2. zamíchání lze z balíčku vybrat rostoucí podposloupnost délky 8
- po 3. zamíchání lze z balíčku vybrat rostoucí podposloupnost délky 4
- po 4. zamíchání lze z balíčku vybrat rostoucí podposloupnost délky 2

To první je vidět (onou rostoucí podposloupností jsou karty první poloviny), ty další chtějí trochu přemýšlení. Z toho čtvrtého je vidět, že po čtyřech zamícháních nikdy nedostanu posloupnost 32,31,30,...,1, takže zadané tvrzení platí.


BRKOS - matematický korespondenční seminář pro střední školy

Offline

 

#3 04. 12. 2008 09:44

KdosiZKarvine
Zelenáč
Příspěvky: 4
Reputace:   
 

Re: Kombinatorika - stroječek na míchání karet

Díky je mi to jasné :-) .



Ale je mi to jasné jen pro těch 32 karet. Jak to funguje např. u 10 karet? Pokud se nemýlím, tak nejrychlejší způsob, jak obrátit pořadí v balíčku je ten, že nové zamíchání vytvoříme střídáním karet z obou polovin tak, že první kartu bereme z poloviny, která byla vespod balíčku.
Je to správná domněnka nebo ne? Navíc nefunguje vždy - viz níže...

Příklad pro 10 karet:
první míchání: horní polovina = 1, 2, 3, 4, 5; spodní polovina = 6, 7, 8, 9, 10; po zamíchání = 6, 1, 7, 2, 8, 3, 9, 4, 10, 5 .
druhé míchání: horní = 6, 1, 7, 2, 8; spodní = 3, 9, 4, 10, 5; po zamíchání = 3, 6, 9, 1, 4, 7, 10, 2, 5, 8 .
třetí míchání: horní = 3, 6, 9, 1, 4; spodní = 7, 10, 2, 5, 8; po zamíchání = 7, 3, 10, 6, 2, 9, 5, 1, 8, 4 .
čtvrté míchání: horní = 7, 3, 10, 6, 2; spodní = 9, 5, 1, 8, 4; po zamíchání = 9, 7, 5, 3, 1, 10, 8, 6, 4, 2.
páté míchání: horní = 9, 7, 5, 3, 1; spodní = 10, 8, 6, 4, 2; po zamíchání = 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1 tj. obrácené pořadí.
Jak bys to zdůvodnil v tomto případě?
Po prvním míchání můžu vybrat rostoucí podposl. délky 5, po druhém délky 4, po třetím délky 3, po čtvrtém délky 2 . Ale proč zrovna tak? Pro 32 karet to bylo hezky max. délka rostoucí podposl. = počet karet / 2 ^ počet provedených míchání.

Např. pro 6 karet tímto způsobem balíček obrátit vůbec nejde. Po třech mícháních se opět dostaku k seřazenému balíčku 1...6 .

Napsal jsem si jednoduchý prográmek, který míchá karty tak, jak je popsáno výše pro 10 karet. Z něj mi vylezlo např. (počet karet, jde nebo nejde, když jde tak po kolika mícháních dostanu obrácený balíček, když nejde tak po kolika mícháních dostanu původní balíček):
2 karty jde, 1 míchání
4 karty jde, 2 míchání
6 karet nejde, 3 míchání
8 karet jde, 3 míchání
....
26 karet jde, 9 míchání
28 karet jde, 14 míchání
...
32 jde, 5 míchání
34 nejde, 12 míchání
36 jde, 18 míchání
...

Zajímalo by mě, zda je možné nějak jednoduše zjistit, zda balíček obrátit jde a jak dlouho mi to bude trvat :-) .



Uf... doufám že se to dá trochu pochopit o co mi jde :-) Tak pokud se někdo budete nudit tak mi to prosím zkuste nějak vysvětlit :-) Díky

Offline

 

#4 04. 12. 2008 12:43

Kondr
Veterán
Místo: Linz, Österreich
Příspěvky: 4247
Škola: FI MU 2013
Pozice: Vývojář, JKU
Reputace:   38 
 

Re: Kombinatorika - stroječek na míchání karet

Pro úplně obecný stroječek nemůžeme říct nic víc, než že opačné uspořádání dostaneme nejdříve po log_2(n) míchánch, kde n je počet karet. Pokud bychom brali stroječek který dělá to, co říkáš, víme navíc, že po nějakém počtu kroků vše vrátí na původní místo. Ten počet kroků neumím určit vzorečkem a myslím, že to ani nejde, umíme to ale lépe než zkoušením všech iterací. Taky víme, že pokud je tento počet kroků f(n), stačí nám zjistit, jestli po f(n)/2 krocích budou karty v přesně opačném pořadí (což taky umíme bez počítání všech iterací). Nebudu to dokazovat obecně, jen na příkladu:

Pro n=8 dělá strojek tuto permutaci
12345678
51627384
Rozložíme na cykly
(1,5,7,8,4,2)(3,6)
Řád této permutace je 6, po 6 zamícháních tedy budeme zpět. Teď už jen ověříme, že po 3 krocích dostaneme opačné pořadí, což ale snadno vyčteme z cyklů.

Pro n=6
123456
314265

(1,3,4,2)(5,6)
Řád permutace je 4, ale po 2 mícháních nedostaneme opačně seřazené karty.


BRKOS - matematický korespondenční seminář pro střední školy

Offline

 

#5 04. 12. 2008 12:56

eska
Zelenáč
Příspěvky: 2
Reputace:   
 

Re: Kombinatorika - stroječek na míchání karet

Zdravím,
mohli byste i prosím osvětlit trošku jak na ty důkazy u toho stroječku s 32 kartami co to mícha náhodně?
díky

Offline

 

#6 04. 12. 2008 22:15

KdosiZKarvine
Zelenáč
Příspěvky: 4
Reputace:   
 

Re: Kombinatorika - stroječek na míchání karet

↑ eska:
Přidávám se :-) jsem zjistil, že mi to je jasné tak nějak víceméně intuitivně, ale jak to dokázat to nevím :-) .

Díky :-)

Offline

 

#7 06. 12. 2008 22:05

eska
Zelenáč
Příspěvky: 2
Reputace:   
 

Re: Kombinatorika - stroječek na míchání karet

můžete prosím někdo poradit ? :/

Offline

 

#8 06. 12. 2008 22:42

Kondr
Veterán
Místo: Linz, Österreich
Příspěvky: 4247
Škola: FI MU 2013
Pozice: Vývojář, JKU
Reputace:   38 
 

Re: Kombinatorika - stroječek na míchání karet

Věta (Velká Stroječková):
Po před i-tým mícháním, kde i<6, existuje přirozené číslo k takové, že karty k,k+1,k+2,...,k+2^(6-i)-1 tvoří rostoucí podposloupnost posloupnosti karet.

Důkaz povedeme indukcí.
Bázový krok: Pro i=1 najdeme k=1. Protože karty 1,...,2^5 tvoří rostoucí posloupnost, tvrzení platí.
Indukční krok: Předpokládáme, že pro i=n to platí a dokážeme to pro i=n+1. Z indukčního předpokladu před n-tým mícháním posloupnost karet obsahovala rostoucí podposloupnost k,k+1,....,k+2^(6-n)-1. Po rozdělení na poloviny jedna polovina obsahovala rostoucí podposloupnost k,k+1,...,k+m, druhá k+m+1,...,k+2^(6-n)-1. Delší z těchto posloupností byla alespoň [2^(6-n)]/2=2^(6-(n+1)) po sobě jdoucími čísly. Obě tyto posloupnosti (a zejména ta delší) si po vmíchání zachovaly pořadí prvků, před n+1-tým mícháním tedy posloupnost karet obsahovala rostoucí podposloupnost tvořenou alespoň 2^(6-(n+1)) po sobě jdoucími čísly. Tím je Velká Stroječková Věta podle principu indukce dokázána.

Nyní stačí použít Velkou Strojčovou Větu pro i=5 a dostáváme, že před pátým mícháním posloupnost obsahuje tostoucí podposloupnost k,k+1. Před pátým mícháním tedy nemůžeme vytvořit klesající posloupnost 32,31,....,1.

A takto jsme, díky Velké Stroječkové Větě, slavně zvítězili nad záludným příkladem.


BRKOS - matematický korespondenční seminář pro střední školy

Offline

 

#9 07. 12. 2008 14:30

pasl
Zelenáč
Příspěvky: 10
Reputace:   
 

Re: Kombinatorika - stroječek na míchání karet

Zdravim, mam uplne stejny problem, prosim jeste o podrobnejsi vysvetleni, libi se mi ta uvaha ze musime dokazat ze jde vybrat rostouci podposloupnost, ale prosim ja v matice trosku tecu, tak jestli by tu neslo popsat jak po zamichani se dokazuje ze lze vybrat podposloupnost pro ten pocet karet??

Offline

 

#10 07. 12. 2008 16:17

Loki
Zelenáč
Příspěvky: 7
Reputace:   
 

Re: Kombinatorika - stroječek na míchání karet

↑ Kondr:

Zdravím,
ve větě, kde píšete "Delší z těchto posloupností byla alespoň [2^(6-n)]/2=2^(6-(n+1)) po sobě jdoucími čísly" jsem asi našel chybu. Levá strana obsahuje výraz (6-n) v exponentu, přitom dělíte na poloviny posloupnost kratší, a sice délky (6-n-1). Po rozdělení bude ješte kratší (v exponentu 6-n-2) a to 
neodpovídá tomu, co chcete indukcí dokázat.

Offline

 

#11 07. 12. 2008 16:59

Kondr
Veterán
Místo: Linz, Österreich
Příspěvky: 4247
Škola: FI MU 2013
Pozice: Vývojář, JKU
Reputace:   38 
 

Re: Kombinatorika - stroječek na míchání karet

Před druhým zamícháním je v posloupnosti rostoucí podposloupnost délky 16 tvořená čísly 1 až 16. Někde rozdělím balík na půlky. V jedné půlce zůstane posloupnost 1,2,...,t, ve druhé t,t+1,...,16. Alespoň jedna z těchto posloupností má délku 8 a víc. Po vmíchání bude ta delší posloupnost stále rostoucí podposloupností.

Před třetím zamícháním je v posloupnosti rostoucí podposloupnost délky 8 tvořená čísly a až b. Někde rozdělím balík na půlky. V jedné půlce zůstane posloupnost a,a+1,...,c, ve druhé c+1,...,b. Alespoň jedna z těchto posloupností má délku 4 a víc. Po vmíchání bude ta delší posloupnost stále rostoucí podposloupností.

...

Tohle je přece evidentní, ne? Ta indukce nám akorát umožní místo 4 takovýchto odstavců napsat jeden. A chybu v exponentech pořád nevidím, což ale neznamená, že tam není.


BRKOS - matematický korespondenční seminář pro střední školy

Offline

 

Zápatí

Powered by PunBB
© Copyright 2002–2005 Rickard Andersson