威佐夫博弈與貝蒂定理,和無處不在的黃金分割

2021-08-29 20:31:46 字數 3026 閱讀 5415

有兩堆小石子,第一堆有a顆,第二堆有b顆

有兩個人在博弈,每次操作可以從一堆石子中取走任意數量個,或者從兩堆石子中取走相同數量個,不能操作者輸

問先手是否有必勝策略

a,b<=1e9

其實這個模型叫做威佐夫博弈

為了方便我們規定a<=b

我們先觀(da)察(biao)幾個必敗態

(0,0),(1,2),(3,5),(4,7),(6,10),(8,13)…

通過人類智慧型我們可以發現,第i個必敗態(ai,bi)滿足,ai是之前沒有出現過的最小整數,bi=ai+i

這個東西有什麼性質呢?

首先設b-a=k,那麼每個k唯一對應乙個必敗態

然後每個正整數都唯一出現在某乙個必敗態中

那麼為什麼這個是必敗態呢?

證明1.必敗態的後繼為必勝態

如果選擇操作某一堆,那麼另一堆的個數不變,由之前的分析知每個自然數只會出現在乙個必敗態中,所以轉移到的為必勝態

2.必勝態可以轉移到必敗態

分類討論

1:a=a[k],b>b[k],那麼我們可以操作b把b=b[k]

2:a=a[k],ba[k],b=a[k]+k,那麼我們可以操作a把a=a[k]

4:a但是我們要怎麼快速判斷某乙個狀態為必勝態呢

也就是說找出(a[n],b[n])的通項公式

設a,b是正無理數且1a+

1b=1

+=1a1

​+b1

​=1記p=,q=,則p∩q

=∅

p\cap q=\varnothing

p∩q=∅且p∪q

=n

+p\cup q=n^+

p∪q=n+

證明

1:p ∩q

=∅

p\cap q=\varnothing

p∩q=

∅設存在k∈p

且k∈q

k\in p且k\in q

k∈p且k∈

q,即存在正整數n,m滿足k

,b

m

1k

k,bm1改寫一下就是n

k>1a

>nk

+1,m

k>1b

>mk

+1

>>,>>

kn​>a1

​>k+

1n​,

km​>b1

​>k+

1m​相加n+m

k>

1>n+

mk+1

>1>

kn+m

​>

1>k+

1n+m

​即k

m

1k

km1,與n,m,k為正整數衝突

2:p ∪q

=n

+p\cup q=n^+

p∪q=n+

設存在k∉p

且k∉q

k\notin p且k\notin q

k∈/​p且

k∈/​

q,即存在正整數n,m滿足a

n<

k

n+1)

−1,b

m<

k

m+1)

−1

anan

<

kn+1)

−1,b

m<

km+1)

−1改寫一下就是n

k<1a

1k+1

,m

k<1b

1k+1

<<,<<

kn​​1n+1

​,km

​​1m+1

​相加n+m

k<

1

m+2k

+1

<1<

kn+m

​<

11n+m

+2​即n+m

<

k

m+

1n+mn+

m<

km+1,與n,m,k為正整數矛盾

我們發現必敗態很像beatty序列,因為a[n],b[n]取遍所有自然數

那麼我們不妨構造a,b

a,ba,

b使得⌊an

⌋+n=

⌊bn⌋

,1a+

1b=1

\lfloor an\rfloor+n=\lfloor bn\rfloor,+=1

⌊an⌋+n

=⌊bn

⌋,a1

​+b1

​=1⌊an

⌋+n=

⌊an+

n⌋=⌊

(a+1

)n⌋=

⌊bn⌋

\lfloor an\rfloor+n=\lfloor an+n\rfloor=\lfloor (a+1)n\rfloor=\lfloor bn\rfloor

⌊an⌋+n

=⌊an

+n⌋=

⌊(a+

1)n⌋

=⌊bn⌋1a

+1a+

1=

1+=1

a1​+a+

11​=

1解得a=1

+52a=

a=21+5

​​我們驚訝地發現這裡出現了**分割比5−1

2\sqrt 5-1\over 2

25​−1​

只能說是巧合…嗎?

#include

#include

#include

#include

#define fo(i,a,b) for(int i=a;i<=b;i++)

#define fd(i,a,b) for(int i=a;i>=b;i--)

using

namespace std;

int n,m;

intmain()

return0;

}

博弈 威佐夫博弈

有兩堆各若干個物品,兩個人輪流從某一堆或同時從兩堆中取同樣多的物品,規定每次至少取乙個,多者不限,最後取光著得勝。奇異局勢的性質 1.任何自然數都包含在乙個且僅有乙個奇異局勢中 2.任何操作都可以將奇異局勢變為非奇異局勢 3.採用適當的方法,可以將非奇異局勢變為奇異局勢。所以面對非奇異局勢,先手必勝...

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