方法线路 M17 · 什么时候用?为什么用?

染色与赋值

给每个格子涂一种颜色、或记一个数,让“每一步能改变什么”一眼看清,矛盾就自己跳出来。

📖 配合《解题方法与策略》§4.2阅读

一个想法,一张图左上角和右下角被挖掉了,还剩 62 格。用 1×2 骨牌把它铺满试试。铺不满的话,点“黑白相间”,看看没盖住的格子是什么颜色。

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一句话

一块 1×2 骨牌不管横放竖放,盖住的两个格子总是相邻的。把棋盘染成黑白相间,相邻的格子颜色一定不同——于是:

千变万化的铺法,被一句话管住了。染色(或者给每格记一个数,叫赋值)做的就是这件事:找一种标记,让每一步操作对它的影响是固定的;然后只要数一数,就知道哪些事永远做不到。

先猜后证

8×8 棋盘挖掉左上、右下两个角,剩 格。 块 1×2 骨牌能把它恰好铺满吗?

先选定答案,才能看到结论。

例:缺了两个角的棋盘

第 1 / 5 步
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  1. 数格子

    挖掉两个对角,剩 格。,从格子数看不出问题。

注意这个证明的力量:我们没有去试所有的铺法(那多得数不清),只数了一次颜色。

第 1 站 · 染色(卷七)

换一种牌,就要换一种染法。1×3 的长条盖住连续三格,黑白相间管不住它。改用三种颜色斜着染:第 行第 列的颜色由 除以 的余数决定。长条上三个格子的 是连续三个整数,余数恰好是 各一次。

例:8×8 挖掉一个角,能用 1×3 长条铺满吗?

第 1 / 4 步
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  1. 数格子

    剩 格,。格子数没问题。你可以先点格子试着铺几条。

想一想:要让三种颜色各剩 格,挖掉的必须是哪种颜色的格子?(挖对了颜色就一定能铺吗?看页面底部的错误博物馆。)

第 2 站 · 操作与游戏(卷七)

不涂颜色,改成记一个数,就是赋值。好的赋值让“总和”在操作中不变。

一排 个格子,从左到右编号 到 ,每格放一枚棋子。每次操作:选两枚棋子,一枚向左移一格,另一枚向右移一格。能不能把 枚棋子全部移进同一个格子?

例:六枚棋子能聚到一格吗?

第 1 / 4 步
  1. 给棋子赋值

    让每枚棋子的“值”等于它所在格子的编号。把所有棋子的值加起来,记作 。

先猜后证

把题目改成 个格子、 枚棋子。不变量 ,而 。这说明什么?

先选定答案,才能看到结论。

第 3 站 · 奇偶分析(卷六)

黑白染色其实就是奇偶性的图画版: 是偶数涂黑,是奇数涂白。

教室里 共 个座位坐满了人。老师要求每个人都换到自己前、后、左、右相邻的一个座位上。能做到吗?

例:25 个人同时换到邻座

第 1 / 4 步
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  1. 座位表

    每个格子是一个座位。相邻座位的“行号 + 列号”恰好差 ,奇偶性相反。

如果教室是 的呢?黑、白各 个,奇偶性不再反对——而且真能做到:让每一行里相邻的两个人互换座位(第 1、2 列互换,第 3、4 列互换),最后一列上下两两互换。

练一练

练习 1基础

6×6 棋盘挖掉左上、右下两个角。在剩下的格子里,最多能放多少块互不重叠的 1×2 骨牌?

练习 2提高

一排 个格子,编号 到 ,每格一枚棋子。每次选两枚棋子,一枚左移一格、一枚右移一格。要想把所有棋子聚到同一格,不变量“编号之和”必须是 的倍数。在 中,有多少个 通过了这项检查?

练习 3挑战

7×7 棋盘挖掉一格,剩 格,想用 条 1×3 长条铺满。按“行号 + 列号除以 的余数”染三种颜色(左上角的行号、列号都记作 )。只有挖掉某一种颜色的格子才有希望。这种颜色的格子一共有多少个?

错误博物馆 · 本站展品

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展品

颜色数对上了,就以为能铺

错误的做法:8×8 棋盘挖掉第 1 行第 2 格,用三色斜条染色,剩下 A、B、C 各 21 格。每条 1×3 长条正好盖 A、B、C 各一格,所以 21 条长条一定能铺满。
错在哪里?先想一想,再打开

病因 染色只能说“不行”,不能说“行”。颜色数相等只是必要条件:数目不对一定铺不成,数目对了也未必铺得成。事实上换一个方向再染一次三色斜条,这一格就露馅了——这块棋盘是铺不满的。

正确的做法:要证明“能”,必须真的铺出来(给出构造)。染色用来证明“不能”;“能”要靠动手。

「染色只会说不,说“能”要拿出铺法」

展品

染色和牌不搭

错误的做法:8×8 棋盘挖掉一个角,能不能用 1×3 长条铺满?黑白相间染一下:剩黑 31、白 32,差不多,看不出矛盾,所以大概能铺。
错在哪里?先想一想,再打开

病因 黑白相间是为 1×2 骨牌量身定做的:每块骨牌恰好一黑一白。1×3 长条盖住的可能是两黑一白,也可能是两白一黑,这种染色对它不固定,自然什么也看不出。

正确的做法:选染色时先问:每块牌盖住各种颜色的个数是不是固定的? 对 1×3 长条,要用三种颜色斜着染,让每条长条恰好盖住三色各一格。

「先看牌的形状,再定怎么染」

这条线路经过的站

同一个想法,在不同的地方各用一次。

  1. 染色卷七《组合趣题》第 3 章
  2. 操作与游戏卷七《组合趣题》第 4 章
  3. 奇数与偶数卷六《整除、同余与不定方程》§2.4