Декамино
Декамино (или 10-мино) — десятиклеточные полимино, или многоугольники, составленные из 10 единичных квадратов, соединённых сторонами[1][2].
Если не различать фигуры, получаемые друг из друга поворотами и отражениями, то существует 4655 декамино[1][2][3][4]. Если условиться различать зеркальные отражения, то число различных декамино возрастает до 9189[3][5], а если различать и вращения — то до 36 446[3][6][7].
Подмножества
195 из 4655 двусторонних (свободных) декамино содержат в себе отверстия[3][8]. 13 из 195 «дырявых» декамино содержат отверстия в форме домино[9] (все они могут быть получены добавлением единичного квадрата к единственному нонамино с отверстием в форме домино); оставшиеся 182 дырявых декамино содержат отверстия в форме мономино[9].
Симметрии
4655 двусторонних декамино можно разбить на несколько подмножеств по их группам симметрии[7]:
- 4461 декамино асимметричны — их группа симметрии тривиальна[10];
- 90 декамино имеют одну ось симметрии, параллельную рёбрам квадратного паркета, и их группа симметрии состоит из двух элементов — тождественного преобразования и отражения[11];
- 22 декамино имеют одну диагональную ось симметрии, и их группа симметрии также состоит из двух элементов[12];
- 73 декамино имеют центральную симметрию второго порядка, и их группа симметрии состоит из двух элементов — тождественного преобразования и поворота на 180°[13];
- 8 декамино имеют две взаимно перпендикулярные оси симметрии, параллельные сторонам полимино; их группа симметрий состоит из четырёх элементов — тождественного преобразования, двух отражений и поворота на 180°[14];
- 1 декамино имеет две взаимно перпендикулярные диагональные оси симметрии, и его группа симметрий состоит из четырёх элементов[15].
В отличие от октамино и нонамино, среди декамино не встречается поворотная симметрия четвёртого порядка.
Число двусторонних или свободных декамино (фигур, которые можно поворачивать и переворачивать), таким образом, равно
число односторонних декамино (фигур, которые можно поворачивать, но нельзя переворачивать) равно
а число фиксированных декамино (фигур, которые нельзя ни поворачивать, ни переворачивать) —
Замощение плоскости
3070 двусторонних декамино (все, кроме 1585, в число которых входят и 195 «дырявых» декамино) покрывают плоскость[16][17][18].
Составление конструкций из декамино
Поскольку 195 декамино содержат «отверстия», из всех 4655 фигур нельзя сложить ни одного прямоугольника.
4460 односвязных[19] декамино занимают общую площадь в 44 600 единичных квадратов; наибольший квадрат, который теоретически возможно построить с помощью односвязных декамино — квадрат 210 × 210, для построения которого требуется 4410 декамино. Такой квадрат в действительности был построен Livio Zucca[20].
Псевдодекамино
Псевдополимино — обобщение полимино, набор полей бесконечной шахматной доски, которые может обойти король[1]. Существует 758 381 двустороннее псевдодекамино[21], 1 514 618 односторонних псевдодекамино[22] и 6 053 180 фиксированных псевдодекамино[23].
Примечания
- Голомб, 1975.
- Golomb, 1994.
- Weisstein, Eric W. Polyomino (англ.) на сайте Wolfram MathWorld.
- Последовательность A000105 в OEIS
- Последовательность A000988 в OEIS
- Последовательность A001168 в OEIS
- Redelmeier, 1981.
- Последовательность A001419 в OEIS
- Tomás Oliveira e Silva. Detailed data for polyominoes with area 10 (December 19, 2014). Архивировано 26 сентября 2015 года.
- Последовательность A006749 в OEIS
- Последовательность A006746 в OEIS
- Последовательность A006748 в OEIS
- Последовательность A006747 в OEIS
- Последовательность A056877 в OEIS
- Последовательность A056878 в OEIS
- Rawsthorne, 1988.
- Joseph Myers. Polyomino, polyhex and polyiamond tiling . Архивировано 17 ноября 2015 года.
- Последовательности A054359, A054360, A054361 в OEIS
- Т.е. не содержащих отверстий.
- Giovanni Resta. Maximal squares of polyominoes . Iread.it. Архивировано 16 января 2014 года.
- Последовательность A030222 в OEIS
- Последовательность A030233 в OEIS
- Последовательность A006770 в OEIS
Литература
- Голомб С.В.. Полимино = Polyominoes / Пер. с англ. В. Фирсова. Предисл. и ред. И. Яглома. — М.: Мир, 1975. — 207 с.
- Solomon W. Golomb. Polyominoes. — 2nd ed. — Princeton, New Jersey: Princeton University Press, 1994. — ISBN 0-691-02444-8.
- D. Hugh Redelmeier. Counting polyominoes: yet another attack // Discrete Mathematics : журнал. — 1981. — Vol. 36. — P. 191–203. — doi:10.1016/0012-365X(81)90237-5.
- Daniel A. Rawsthorne. Tiling complexity of small n-ominoes (n<10) // Discrete Mathematics : журнал. — 1988. — Vol. 70. — P. 71–75. — doi:10.1016/0012-365X(88)90081-7.
- Glenn C. Rhoads. Planar tilings by polyominoes, polyhexes, and polyiamonds // Journal of Computational and Applied Mathematics : журнал. — 2005. — Vol. 174. — P. 329–353. — doi:10.1016/j.cam.2004.05.002.