『數(shù)學(xué)競賽』格點(diǎn)問題,但是Minecraft
問題:
設(shè)T是平面中所有整點(diǎn)的集合,對于整點(diǎn)(x,y)和(u,v),當(dāng)且僅當(dāng)|x-u|+|y-v|=1時,稱為相鄰的點(diǎn).
求證:
?S?T,?P∈T,在P及其相鄰的點(diǎn)中恰有一個屬于S.

標(biāo)準(zhǔn)解答:
設(shè)P(x,y)為整點(diǎn),則與其相鄰的四點(diǎn)為(x,y±1),(x±1,y),構(gòu)造函數(shù):
則P與其相鄰的點(diǎn)對應(yīng)5個不同的值:
這是5個相鄰的整數(shù),故其中有且僅有一個能夠被5整除.? 于是,令:
滿足題意,則S即為題目所求

有關(guān)Minecraft的聯(lián)想:
通過分析我們不難發(fā)現(xiàn),對于S中的每一個整點(diǎn),其上下左右的四個整點(diǎn)必定不屬于S,這樣便形成了一個十字形結(jié)構(gòu).
由于題目是證明S的存在性,因此我們只需要給出一個合適的S即可.
熟悉Minecraft的讀者們可以發(fā)現(xiàn):這與甘蔗的種植似乎有些許關(guān)聯(lián).
對于Minecraft的甘蔗,其能夠種植的其中一個條件為:甘蔗下的方塊與水相鄰.
于是,我們可以將S中的元素看作水,P看作甘蔗.
那么,題目所給的條件便是在原游戲機(jī)制上加上了每株甘蔗與且僅與一格水相鄰.
那么對甘蔗種植比較了解的讀者一定就能想到下圖所示方案:

那么,我們要如何用數(shù)學(xué)語言去描述集合S呢?
對S中的集合進(jìn)行分析,不難發(fā)現(xiàn):
對于集合S中的元素s_1和s_2,總有以下等式成立:
不妨以S中的某一元素為原點(diǎn),即可得到:
注意到:
于是S等價于:
這與標(biāo)準(zhǔn)答案給出的S也是等價的,二者只需做一個反射變換即可得到彼此.
注意:這部分僅供做題時的思考,不可當(dāng)作標(biāo)準(zhǔn)答案(應(yīng)該不會有人這么干吧...)