“有六个条幅(等宽),每个着以红色、白色或蓝色,把这些条幅连成一面长条旗,这种旗子有多少种?”*
1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 2 |
2 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
如果旗子的颜色镜像对称视为同一种
按照“(伯恩赛德引理)设G是一个作用在有限集合X上的有限群,令N为轨道的个数,则
其中Fix(x)是被τ固定的x∈X的个数.”*
旗子的数量为
共有378种不同的组合
条幅 | 颜色 | 数量 | 排列组合 | 回文 | 数量 | |||
6 | 3 | 378 | 729 | 27 | 378 | |||
6 | 2 |
| 36 | 64 | 8 | 36 | ||
4 | 3 | 45 | 81 | 9 | 45 | |||
4 | 2 | 10 | 16 | 4 | 10 |
用同样的方法计算如果是6个条幅,2个颜色可能的组合为36个。如果有4个条幅2个颜色,不同的着色方法只有10个,分别是
1 |
| 1 | 1 | 1 | 1 |
2 | 1 | 1 | 1 | 2 | |
3 | 1 | 1 | 2 | 1 | |
4 | 1 | 1 | 2 | 2 | |
5 | 1 | 2 | 1 | 2 | |
6 |
| 1 | 2 | 2 | 1 |
7 | 1 | 2 | 2 | 2 | |
8 |
| 2 | 1 | 1 | 2 |
9 | 2 | 1 | 2 | 2 | |
10 |
| 2 | 2 | 2 | 2 |
计算方法为
1 | 1 | 1 | 1 | |||||
1 | 1 | 1 | 2 | 2 | 1 | 1 | 1 | |
1 | 1 | 2 | 1 | 1 | 2 | 1 | 1 | |
1 | 1 | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 | 1 | |
1 | 2 | 1 | 2 | 2 | 1 | 2 | 1 | |
1 | 2 | 2 | 1 | |||||
1 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 | |
2 | 1 | 1 | 2 | |||||
2 | 1 | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 | 2 | |
2 | 2 | 2 | 2 |
用排列组合的方法可以得到16个结构,但这16个结构里有4个
1 | 1 | 1 | 1 |
1 | 2 | 2 | 1 |
2 | 1 | 1 | 2 |
2 | 2 | 2 | 2 |
是回文的构造,他们的镜像就是本身,所以这4个结构要计算2次。
所以如果是4个条幅,3个颜色就是(81+9)/2.因为有9个回文结构
1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
2 | 1 | 2 | 2 | 1 | |
3 | 1 | 3 | 3 | 1 | |
4 | 2 | 1 | 1 | 2 | |
5 | 2 | 2 | 2 | 2 | |
6 | 2 | 3 | 3 | 2 | |
7 | 3 | 1 | 1 | 3 | |
8 | 3 | 2 | 2 | 3 | |
9 | 3 | 3 | 3 | 3 |
现在改变计算的方法,颜色可以横向移动
1 | 1 | 1 | 2 |
1 | 1 | 2 | 1 |
这两个算作同一种着色方法,计算有多少种旗子。
1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
2 | 1 | 1 | 1 | 2 | 2 | |
3 | 1 | 1 | 2 | 1 | 2 | |
4 | 1 | 2 | 1 | 1 | 2 | |
5 | 2 | 1 | 1 | 1 | 2 | |
6 | 1 | 1 | 2 | 2 | 3 | |
7 | 1 | 2 | 2 | 1 | 3 | |
8 | 2 | 2 | 1 | 1 | 3 | |
9 | 2 | 1 | 1 | 2 | 3 | |
10 | 1 | 2 | 1 | 2 | 4 | |
11 | 2 | 1 | 2 | 1 | 4 | |
12 | 1 | 2 | 2 | 2 | 5 | |
13 | 2 | 1 | 2 | 2 | 5 | |
14 | 2 | 2 | 1 | 2 | 5 | |
15 | 2 | 2 | 2 | 1 | 5 | |
16 | 2 | 2 | 2 | 2 | 6 |
只有6种。但是
1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
16 | 2 | 2 | 2 | 2 | |
结构1和16在左移的操作下,4个结构是一样的,所以需要加上6.同样
6 | 1 | 2 | 1 | 2 |
结构6左移只有2个状态,这里少计算了2个需要再加2。所以总的着色方法为
据伯恩赛德引理。着色数就是有限群G作用在有限集合X上的轨道数。一个着色就是一条轨道。
现在把1换成0,2换成1
0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
0 | 0 | 0 | 1 | 2 |
0 | 0 | 1 | 1 | 3 |
0 | 1 | 0 | 1 | 4 |
0 | 1 | 1 | 1 | 5 |
1 | 1 | 1 | 1 | 6 |
( A, B )---1*30*2---( 1, 0 )( 0, 1 )
做一个二值化的神经网络分类A和B,让B全是0.A只有4张图片这个网络最多只能有6个不同的差值结构。所以这种神经网络的差值结构数量问题等同于在左移的操作下,用两个颜色染色横向条幅的问题。差值结构的数量就是轨道的数量,具体值可用伯恩赛德引理严格算出。
*高等近世代数 Joseph J. Rotman P78