斐波那契博弈(+清真题解)

版权声明:233 https://blog.csdn.net/gmh77/article/details/89364867

前言

之前因为要出(ban)题所以从黑书上搬了一道题下来,自已yy出了一个解法
结果在pty的博客中发现了原题
然后就自闭了
(p.s:最后有清真题解)

题目

有一堆石子有n颗,双方轮流取石子。
先手第一次可以拿至少一个但是不能拿完
接下来每次取的石子至少为1个,至多为上一次拿的两倍
问先手是否有必胜策略

魔改版

van和魔男在更衣室里玩游♂戏。
更衣室里有n个男魂,van先手,魔男后手,van第一次可以拿走任意个数个男魂(至少一个,且不能拿完),之后每次每人可以拿至少一个,至多为对方上一次拿走个数的两倍数量的男魂,拿走最后一个男魂的人获胜。
由于这次游♂戏事关重大,关系到更衣室大♂战的结局,所以van找来了你帮忙。假设双方都拥有赤♂酱和御♂神♂木,且在神♂器的加成下双方都是无比聪明。van想知道游♂戏的结果,如果你不能告诉他,你就会被boy♂next♂door。

题解

打表得出当且仅当n为斐波那契数时先手必败,否则先手必胜

证明(主要来自pty博客,加了一些自己的理解):
假设n=a+b且a和b都为斐波那契数,考虑归纳证明(即a和b已证得必败)
首先先手第一步取的石子数<a,因为2a>b(斐波那契数列的性质,随便列几个数可得)
那么后手便可以把原局面当成n=a时的子游戏来做,显然后手可以刚好取得第a个石子
(后手也可选择不这么做,即取第a+i(i≥1)个石子,但这样就不一定保证自己必胜所以何必作死
于是就变成了n=b且先手先取的局面,如果先手不能一次取完b个的话就是n=b的子游戏(并且还不是完整的子游戏,因为限制了先手第一步的范围),即先手必败


考虑后手取走第a个石子时最多可能取的个数
①先手第一步就取了≥ a 3 \frac{a}{3} 个石子
那么后手最多能取 a a 3 = 2 3 a a-\frac{a}{3}=\frac{2}{3}a
②先手第一步就取了< a 3 \frac{a}{3} 个石子
显然后手不能一次取完,但后手无论怎样都有必胜策略,所以可以等到能一次取完后再取
这样就变成了一共a’(a’<a)个石子的情况,根据①可得最多为 a a 3 = 2 3 a a&#x27;-\frac{a&#x27;}{3}=\frac{2}{3}a&#x27; 2 3 a 2 3 a \frac{2}{3}a&#x27;≤\frac{2}{3}a
所以后手最多取走 2 3 a \frac{2}{3}a


那么先手下一步最多可以取 4 3 a \frac{4}{3}a 个,也随便列个表 发现 4 3 a &lt; b \frac{4}{3}a&lt;b ,所以先手不能一次取完
于是先手GG


反之,如果n不为斐波那契数,根据齐肯多夫定理可以把n分成若干个不连续斐波那契数之和
设n=a1+a2+a3+…+ak,并且ai>ai+1
显然ai>(ai+1)*2,所以先手第一次取完ak,而后手一次取不完ak-1,所以后手先取变成了n=ak-1的子游戏
每次先手都能取走ai中最后一颗石子,所以先手必胜

关于齐肯多夫定理的证明:

以F(n)来表示第n个斐波那契数。m为任意正整数。
当m=1,2,3时,因为1=F(2),2=F(3),3=F(4),所以命题成立。下面采用数学归纳法证明定理对任何m均成立。
假设定理对任何小于m的正整数数都成立。下证命题对m也成立。
(1)若m是斐波那契数,则命题对m也成立。
(2)若m不是斐波那契数,设n1是满足F(n1)< m < F(n1 +1)的最大正整数。
设m’=m-F(n1),则m’=m-F(n1)<F(n1+1)-F(n1)=F(n1-1),即m’<F(n1-1)。
m’<m,所以由归纳假设,m’可以表示成不连续的斐波那契数之和,即m’=F(n2)+F(n3)+…+F(nt),其中n2>n3>…>nt,且是不连续的整数。又m’<F(n1-1),所以n2<n1-1,即n2与n1也是不连续的整数。
故m=F(n1)+m’=F(n1)+F(n2)+F(n3)+…+F(nt),且n1>n2>…>nt是不连续的整数。
因此,命题对m也成立。
综合(1)(2),由数学归纳法,齐肯多夫定理对任何正整数m都成立。

清真题解

脑洞清奇
应该算原创吧
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/gmh77/article/details/89364867