Math Problem Statement

В некоторой игре одна из фигур "слоник" может ходить по диагонали, но только на одну клетку. Сколькими способами можно поставить двух слоников на поле 4х4 так, чтобы они никогда не смогли напасть друг на друга?

Solution

Чтобы решить задачу, нужно определить, сколько способов расставить двух "слоников" на поле 4×44 \times 4, чтобы они не могли напасть друг на друга. В этой игре "слоники" могут ходить по диагонали, но только на одну клетку.


Шаг 1: Определение условий

Два "слоника" не могут стоять:

  • На соседних клетках по диагонали.

Шаг 2: Вычисление всех возможных расстановок

На поле 4×44 \times 4 всего 1616 клеток. Общее количество способов выбрать две клетки из 1616: C(16,2)=16152=120.C(16, 2) = \frac{16 \cdot 15}{2} = 120.


Шаг 3: Исключение запрещённых расстановок

Теперь подсчитаем, сколько расстановок нарушают условие:

  1. Количество соседей по диагонали у одной клетки зависит от её позиции:

    • У угловой клетки (4 таких) — 2 соседа.
    • У клеток на сторонах (не угловых, 8 таких) — 3 соседа.
    • У внутренних клеток (4 таких) — 4 соседа.
  2. Подсчитаем, сколько расстановок запрещено:

    • Угловые клетки: 42=84 \cdot 2 = 8 расстановок.
    • Клетки на сторонах: 83=248 \cdot 3 = 24 расстановки.
    • Внутренние клетки: 44=164 \cdot 4 = 16 расстановок.
    • Суммарно: 8+24+16=488 + 24 + 16 = 48 запрещённых расстановок.

Шаг 4: Вычисление допустимых расстановок

Общее число допустимых расстановок: 12048=72.120 - 48 = 72.


Ответ:

Существует 72\mathbf{72} способа поставить двух слоников на поле 4×44 \times 4, чтобы они не могли напасть друг на друга.


Хотите пояснений к расчетам?

Вопросы для углубления:

  1. Как можно обобщить задачу для поля размера N×NN \times N?
  2. Что изменится, если "слоник" может ходить на любое количество клеток по диагонали?
  3. Сколько соседей будет у клетки в произвольной позиции на поле?
  4. Как можно подсчитать количество допустимых расстановок программно?
  5. Какие другие фигуры имеют подобные ограничения?

Совет: Чтобы избежать ошибок, полезно визуализировать поле и отмечать запрещённые позиции.

Ask a new question for Free

By Image

Drop file here or Click Here to upload

Math Problem Analysis

Mathematical Concepts

Combinatorics
Geometric Arrangement

Formulas

Combination formula: C(n, k) = n! / (k!(n-k)!)
Calculation of restricted arrangements

Theorems

Basic properties of combinations

Suitable Grade Level

Grades 9-12