Polya Sayma Hesaplayıcı

Dönmeye göre farklı dairesel boyamaları saymak için konum ve renk sayısını girin.

Nasıl hesaplanır?

Araç, n konumun k renkle dairesel boyanmalarını sayar; bir desenin döndürülmesi yeni desen sayılmaz (yansımalar birleştirilmez). Burnside lemmasına göre cevap (1 ÷ n) × Σ φ(d) × kn/d olur; toplam n'nin her d böleni üzerinden alınır ve φ(d) Euler totient'idir: 1'den d'ye kadar, d ile ortak böleni olmayan sayıların adedi. Döndürmeler birleştirilmeden önceki ham toplam kn de gösterilir.

Hesap tam büyük tam sayılarla yapılır ve sonuçlar binlik ayracıyla yazılır; büyük sonuçlarda basamak kaybı olmaz (12 konum ve 4 renk 1.398.500 desen verir). İki girdi de tam sayı olmalıdır: n 1 ile 30, k 1 ile 1.000.000.000 arasında. Ondalıklı sayı, sıfır ya da bu sınırların dışındaki değer sonuç vermez. Tek renkte cevap her zaman 1'dir. Kolyeyi ters çevirmek farklı sayılır; yani sonuç yalnızca dönmeler içindir.

Örnek hesaplama

Bir bileziğin boncukları: n = 6 konum, k = 3 renk. Ham boyama sayısı 36 = 729. 6'nın bölenleri 1, 2, 3, 6 ve φ değerleri 1, 1, 2, 2'dir. Terimler: 1 × 36 = 729, 1 × 33 = 27, 2 × 32 = 18, 2 × 31 = 6. Toplam = 780. n'ye bölünce: 780 ÷ 6 = 130; yani 729 ham boyamadan dönmeye göre 130 farklı desen çıkar.

Bu örneği dene →

Sık yapılan hatalar

  • Ayna görüntülerinin birleştirileceğini sanmak. Yalnızca dönmeler aynı sayılır; bir desen ile yansıması iki kez sayılabilir. Ters çevrilebilen bilezikler için başka bir formül gerekir.
  • Toplam kn değerini n'ye bölmek. 6 konum ve 3 renkte bu 121,5 verir; çünkü tek renkli gibi birçok desen döndürmeyle değişmez ve n kez sayılmaz.
  • k yerine desende gerçekten kullandığınız renk sayısını yazmak. k, elinizdeki renk sayısıdır ve bir desen bunlardan bazılarını hiç kullanmayabilir.
  • 30'dan büyük n ya da 5,5 gibi ondalıklı değer yazmak. İkisi de sonuç vermez: araç kesirli konum ya da renk sayısını yuvarlamak yerine reddeder.
  • Konumların düz bir sırada olduğunu varsaymak. Sıradaki boncuklarda sayı basitçe kn'dir; döndürme birleştirmesi yalnızca kapalı bir daire için geçerlidir.

Bu hesaplama hakkında

Pólya sayma teoremi, bir daire üzerine dizilmiş n konumun k renk ile kaç gerçekten farklı şekilde boyanabileceğini, aynı desenin döndürülmüş hallerini ayrı saymadan tek bir örüntü olarak sayar. Bu, Burnside lemması ile çalışır: sayım, her döndürme için o döndürmenin değiştirmeden bıraktığı boyama sayısının ortalamasına eşittir; bu da n'nin bölenleri d üzerinden, Euler totient fonksiyonu φ kullanılarak (1/n)·Σ φ(d)·k^(n/d) toplamına indirgenir.

Bu, kombinatorikteki klasik “kaç farklı kolye” problemidir ve aynı matematik, bir simetri grubu altında dizilişleri saymanız gereken her yerde karşımıza çıkar — bilgisayar bilimciler farklı dairesel veri yapılarını sayarken, kimyagerler ise halkayı döndürmenin yeni bir molekül oluşturmadığı halka biçimli bileşiklerin farklı izomerlerini sayarken bu yöntemi kullanır.

Bu faydalı oldu mu?

En fazla 3 tepki seçebilirsiniz.

Yorumlar

  • İlk yorumu siz yazın.

Popüler hesaplayıcılar

Tüm Hesaplayıcılar