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【數學】實用的拉丁方 2017-05-25 09:53:17

【數學】實用的拉丁方


提起拉丁方(Latin square),做過藥物實驗設計的網友應該對它不陌生。

拉丁方(陣)是一種 n × n 的方陣。在這種 n × n 的方陣里,擁有 n 種不同的元素,每一種不同的元素在同一行或同一列里僅出現1次。


【圖1:拉丁方】



實際上,人們在實際生活中使用的,是拉丁方的一種特殊形式,稱“正交拉丁方(orthogonal Latin square)”。


正交拉丁方,學名是“希臘拉丁方(Graeco Latin square)”。這樣的拉丁方內,至少由2個不同的字符、顏色或字體等組合成為方陣內的每個元素,而且沒有同樣的元素組合會出現在同一個拉丁方內。


【圖2:正交拉丁方】




正交拉丁方可用於科學實驗的設計和體育賽程的編排


歐拉在研究了拉丁方以及正交拉丁方以後,他證明了:

1】不存在2-階正交拉丁方。

2】當n為奇數,或n為4的倍數時,存在正交n-階拉丁方。

3】剩下則是2倍奇數階的正交拉丁方:6, 10, 14, 18, ...。

可以看出,歐拉解決了所有自然數階的正交拉丁方的四分之三的內容。


由於歐拉費盡心機製作不出6階的正交拉丁方,他推測不存在6階的正交拉丁方,從而又引申出不存在所有的3】的情況。

但是,這次歐拉的猜測是錯誤的。


1901年,法國數學家Gaston Tarry(1843-1931)證明了6階正交拉丁方不存在。

1960年,3位美國數學家Ernest Tilden Parker(1926-1991),Raj Chandra Bose(1901-1987)和Sharadchandra Shankar Shrikhande(1917-)證明了存在除了6階以外的所有2倍奇數階的正交拉丁方。


更加複雜的正交拉丁方還有:

相互正交拉丁方(Mutually orthogonal Latin squares)


【圖3:Mutually orthogonal Latin squares】



==

相關鏈接

拉丁方:

https://en.wikipedia.org/wiki/Latin_square


正交(希臘)拉丁方:

https://en.wikipedia.org/wiki/Graeco-Latin_square


相互正交拉丁方:

https://en.wikipedia.org/wiki/Graeco-Latin_square#Mutually_orthogonal_Latin_squares



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