棋盤上的數(shù)學(xué):最快的走法有多少種?

棋盤上的數(shù)學(xué):最快的走法有多少種?

題圖所示是一個國際象棋棋盤。棋子“馬”的走法是:從一個格子出發(fā),沿著橫向或者縱向跳 2 格的同時,在另一個方向上跳1格,走出一個“日”字形。例如從圖中 A 出發(fā)一步可到達任意 B 的位置。那么一個棋子“馬”從棋盤的左下角跳至右上角最快的走法共有多少種?


【解析】

國際象棋的棋盤上,每一格都有標(biāo)準(zhǔn)的代號。例如,a1 代表左下的黑色格子,h1 代表右下的白色格子,而右上的黑色格子代號為 h8.

從數(shù)學(xué)的角度來說,為了方便起見,可以把左下角的格子記作 (1,1), 右上角的格子記作 (8,8), 在對角線上緊鄰右上角的格子則可記作 (7,7).

(1,1)(7,7) 的一種典型的最快走法如下:

(+2,+1)

(+1,+2)

(+2,+1)

(+1,+2)

以上走法的特點是:每走一步,在橫向和縱向上都是前進的,符合 “最快走法” 的要求。

(1,1)(8,8) 的一種典型走法如下:

(+1,+2)

(+2,+1)

(+1,+2)

(-1,+2)

(+2,-1)

(+2,+1)

以上走法也符合 “最快走法” 的要求,其特點是:在縱、橫兩個方向上,都有三個 +2, 兩個 +1 和一個 -1.

為了方便起見,我們引入以下記號:X:(+2,+1);x(+2,-1);Y:(+1,+2);y(-1,+y);

前面提到的從 (1,1)(7,7) 的典型走法可以簡潔地表示為:XYXY.

這類走法共有 C^2_4 種變化,其最終效果相同,就是:橫向前進 6 格,縱向前進 6 格。

為了到達 (8,8),也就是右上角的黑色格子,還需要多走兩 步:一個 x 和一個 y,而且這兩步棋不能是第一步,也不能是最后一步。

具體的例子有:

XxyYXY

XyxYXY

XxYXyY

應(yīng)用插空模型可以求得,這類走法共有 C^2_4\times3\times4=72 種。

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