Hemmes mathematische Rätsel: Das Langford-Problem
Der britische Chemiker C. Dudley Langford (1923-1969) schrieb 1958 in der Zeitschrift »The Mathematical Gazette«:
»Vor einigen Jahren spielte mein Sohn mit farbigen Bauklötzen. Er hatte von jeder Farbe zwei Klötze. Eines Tages sah ich, dass er aus seinen Klötzen einen Turm gebaut hatte, bei dem zwischen den beiden roten Klötzen ein Klotz lag, zwischen den beiden blauen zwei Klötze und zwischen den beiden gelben drei Klötze. Ich baute dann den Turm komplett um, so dass ich auch noch ein Paar grüne Bauklötze hinzunehmen konnte, zwischen denen sich vier andere Klötze befanden.«
Langford verallgemeinerte dieses Problem, indem er verlangte, Zahlen zu finden, die jede Ziffer von 1 bis n genau zweimal enthalten, und bei denen zwischen den beiden Einsen eine andere Ziffer steht, zwischen den beiden Zweien zwei andere Ziffern, zwischen den beiden Dreien drei Ziffern usw. Für n = 1, 2, 5 und 6 ist das Problem unlösbar, und für n = 3 und 4 gibt es, abgesehen von den Umkehrzahlen, nur die Lösungen 231 213 und 23 421 314. Mit n = 7 jedoch gibt es eine ganze Reihe von Lösungen. Finden Sie mindestens eine!
Das Langford-Problem hat für n = 7 insgesamt 26 verschiedene Lösungen, wenn man die Zahlen, die durch Umkehrung der Ziffernfolge entstehen, als gleich ansieht.
17125623475364 57141653472362
17126425374635 57236253471614
23726351417654 57263254376141
24723645317165 57416154372632
26721514637543 62742356437151
27423564371516 71316435724625
35723625417164 71416354732652
35743625427161 72452634753161
36713145627425 72462354736151
37463254276151 72632453764151
41716425327635 73161345726425
51716254237643 73625324765141
52732653417164 74151643752362
Es lässt sich beweisen, dass das Langford-Problem nur für die Werte von n lösbar ist, die bei der Division durch 4 entweder keinen Rest oder einen Rest von 3 haben. Für die Fälle bis n = 23 kennt man seit 2004 die Anzahl der Lösungen: Ein Computernetzwerk fand insgesamt 3 799 455 942 515 488 verschiedene Lösungen.
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