36軍官問題

大數學家歐拉曾提出一個問題:即從不同的6個軍團各選6種不同軍階的6名軍官共36人,排成一個6行6列的方隊,使得各行各列的6名軍官恰好來自不同的軍團而且軍階各不相同,應如何排這個方隊?如果用(1,1)表示來自第一個軍團具有第一種軍階的軍官,用(1,2)表示來自第一個軍團具有第二種軍階的軍官,用(6,6)表示來自第六個軍團具有第六種軍階的軍官,則歐拉的問題就是如何將這36個數對排成方陣,使得每行每列的數無論從第一個數看還是從第二個數看,都恰好是由1、2、3、4、5、6組成。歷史上稱這個問題為三十六軍官問題。


三十六軍官問題

提出後,很長一段時間沒有得到解決,直到20世紀初才被證明這樣的方隊是排不起來的。儘管很容易將三十六軍官問題中的軍團數和軍階數推廣到一般的n的情況,而相應的滿足條件的方隊被稱為n階歐拉方。歐拉曾猜測:對任何非負整數t,n=4t+2階歐拉方都不存在。t=1時,這就是三十六軍官問題,而t=2時,n=10,數學家們構造出了10階歐拉方,這說明歐拉猜想不對。但到1960年,數學家們徹底解決了這個問題,證明了n=4t+2(t≥2)階歐拉方都是存在的。

故事


有一次,普魯士腓特烈大王決定舉行一次盛大的閱兵典禮,打算從6支部隊裡面,各選出6名不同軍銜(例如上校、中校、少校;上尉、中尉、少尉)的軍官各一人,合計36人,排成一個每邊正好6人的方陣,要求每行每列都必須有各個部隊和各種軍銜的代表,既不準重複,也不能遺漏。這件事情看來很好辦,不料命令傳達下去之後,卻根本無法執行。閱兵司令接二連三地吹哨子,喊口令,排來排去,始終不符合國王的要求,他急得像只熱鍋上的螞蟻。執事官員和國王的侍從們一見事情不妙,只好臨時找個藉口,支吾過去。但這已使腓特烈大王在眾多外國貴賓面前窘態畢露,出足洋相。
事後,腓特烈大王對這件事情始終耿耿於懷,認為閱兵司令竟連這點小事也辦不好,真是個草包。他就自己動手試試,在紙上編排一下,可是試來試去,竟無法成功。於是他去向許多有學問的人請教,可是他們也都束手無策。最後,他不得不去請教當時歐洲第一流的大數學家歐拉,希望能找出一個解決方案。
那時歐拉已經很老了。在此之前,不知有多少個令人望而生畏的數學難題在他手裡迎刃而解。但是這樣一個小孩子也明白其意義的,看上去非常簡單的“36軍官問題”,竟然也把他難住了。經過長期苦心研究,他終於認為國王的要求是無法滿足的,也就是說,那樣的6階方陣是排不出來的。
4B
2C
5D
3E
1A
3C
1D
4E
2A
5B
2D
5E
3A
1B
4C
1E
4A
2B
5C
3D
5A
3B
1C
4D
2E
事實確是如此。不過,只要把國王的願意略作修改,比如說,如果是從5支部隊中,各選出5名不同軍銜的軍官各一人,共25人排成一個5階方陣的話,那就很容易了,(如圖)便是一種排法(圖中的數字代表不同部隊,英文字母代表不同軍銜)。

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