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authorPaul Jungeblut <paul.jungeblut@gmail.com>2016-11-13 23:47:17 +0100
committerPaul Jungeblut <paul.jungeblut@gmail.com>2016-11-13 23:47:17 +0100
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tree7ab151b5e373e03c29ebabb7397bd8875ae3d29f /math
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Adding table about several different nim games.
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-rw-r--r--math/math.tex250
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diff --git a/math/math.tex b/math/math.tex
index fce4860..074daae 100644
--- a/math/math.tex
+++ b/math/math.tex
@@ -268,37 +268,6 @@ Anzahl der Teilmengen von $\mathbb{N}$, die sich zu $n$ aufaddieren mit maximale
\end{tabular}
\vspace{5mm}
-\begin{tabular}{l|l|l}
- \toprule
- \multicolumn{3}{c}{Reihen} \\
- \midrule
- $\sum\limits_{i = 1}^n i = \frac{n(n+1)}{2}$ &
- $\sum\limits_{i = 1}^n i^2 = \frac{n(n + 1)(n + 2)}{6}$ &
- $\sum\limits_{i = 1}^n i^3 = \frac{n^2 (n + 1)^2}{4}$ \\
-
- $\sum\limits_{i = 0}^n c^i = \frac{c^{n + 1} - 1}{c - 1} \quad c \neq 1$ &
- $\sum\limits_{i = 0}^\infty c^i = \frac{1}{1 - c} \quad \vert c \vert < 1$ &
- $\sum\limits_{i = 1}^\infty c^i = \frac{c}{1 - c} \quad \vert c \vert < 1$ \\
-
- \multicolumn{2}{l|}{
- $\sum\limits_{i = 0}^n ic^i = \frac{nc^{n + 2} - (n + 1)c^{n + 1} + c}{(c - 1)^2} \quad c \neq 1$
- } &
- $\sum\limits_{i = 0}^\infty ic^i = \frac{c}{(1 - c)^2} \quad \vert c \vert < 1$ \\
-
- $H_n = \sum\limits_{i = 1}^n \frac{1}{i}$ &
- \multicolumn{2}{l}{
- $\sum\limits_{i = 1}^n iH_i = \frac{n(n + 1)}{2}H_n - \frac{n(n - 1)}{4}$
- } \\
-
- $\sum\limits_{i = 1}^n H_i = (n + 1)H_n - n$ &
- \multicolumn{2}{l}{
- $\sum\limits_{i = 1}^n \binom{i}{m}H_i =
- \binom{n + 1}{m + 1} \left(H_{n + 1} - \frac{1}{m + 1}\right)$
- } \\
- \bottomrule
-\end{tabular}
-\vspace{5mm}
-
\begin{tabular}{c|cccc}
\toprule
\multicolumn{5}{c}{The Twelvefold Way (verteile $n$ Bälle auf $k$ Boxen)} \\
@@ -335,7 +304,50 @@ Anzahl der Teilmengen von $\mathbb{N}$, die sich zu $n$ aufaddieren mit maximale
} \\
\bottomrule
\end{tabular}
-\vspace{5mm}
+\vspace{1mm}
+
+\begin{flushleft}
+ \begin{tabular}{l|cccl}
+ \toprule
+ \multicolumn{5}{c}{Platonische Körper} \\
+ \midrule
+ Übersicht & Seiten & Ecken & Kanten & dual zu \\
+ \midrule
+ Tetraeder & 4 & 4 & 6 & Tetraeder \\
+ Würfel/Hexaeder & 6 & 8 & 12 & Oktaeder \\
+ Oktaeder & 8 & 6 & 12 & Würfel/Hexaeder\\
+ Dodekaeder & 12 & 20 & 30 & Ikosaeder \\
+ Ikosaeder & 20 & 12 & 30 & Dodekaeder \\
+ \midrule
+ \multicolumn{5}{c}{Färbungen mit maximal $n$ Farben (bis auf Isomorphie)} \\
+ \midrule
+ \multicolumn{3}{l}{Ecken vom Oktaeder/Seiten vom Würfel} &
+ \multicolumn{2}{l}{$(n^6 + 3n^4 + 12n^3 + 8n^2)/24$} \\
+
+ \multicolumn{3}{l}{Ecken vom Würfel/Seiten vom Oktaeder} &
+ \multicolumn{2}{l}{$(n^8 + 17n^4 + 6n^2)/24$} \\
+
+ \multicolumn{3}{l}{Kanten vom Würfel/Oktaeder} &
+ \multicolumn{2}{l}{$(n^{12} + 6n^7 + 3n^6 + 8n^4 + 6n^3)/24$} \\
+
+ \multicolumn{3}{l}{Ecken/Seiten vom Tetraeder} &
+ \multicolumn{2}{l}{$(n^4 + 11n^2)/12$} \\
+
+ \multicolumn{3}{l}{Kanten vom Tetraeder} &
+ \multicolumn{2}{l}{$(n^6 + 3n^4 + 8n^2)/12$} \\
+
+ \multicolumn{3}{l}{Ecken vom Ikosaeder/Seiten vom Dodekaeder} &
+ \multicolumn{2}{l}{$(n^{12} + 15n^6 + 44n^4)/60$} \\
+
+ \multicolumn{3}{l}{Ecken vom Dodekaeder/Seiten vom Ikosaeder} &
+ \multicolumn{2}{l}{$(n^{20} + 15n^{10} + 20n^8 + 24n^4)/60$} \\
+
+ \multicolumn{3}{l}{Kanten vom Dodekaeder/Ikosaeder (evtl. falsch)} &
+ \multicolumn{2}{l}{$(n^{30} + 15n^{16} + 20n^{10} + 24n^6)/60$} \\
+ \bottomrule
+ \end{tabular}
+\end{flushleft}
+\vspace{1mm}
\begin{tabular}{l|r}
\toprule
@@ -353,7 +365,7 @@ Anzahl der Teilmengen von $\mathbb{N}$, die sich zu $n$ aufaddieren mit maximale
$\Pr[A \land B] = \Pr[A] \cdot \Pr[B]$ \\
\bottomrule
\end{tabular}
-\vspace{5mm}
+\vspace{1mm}
\begin{tabular}{lr|lr}
\toprule
@@ -368,6 +380,135 @@ Anzahl der Teilmengen von $\mathbb{N}$, die sich zu $n$ aufaddieren mit maximale
\end{tabular}
\vspace{5mm}
+\begin{tabular}{p{4.3cm}|p{7cm}}
+ \toprule
+ \multicolumn{2}{c}{Nim-Spiele (\ding{182} letzter gewinnt (normal), \ding{183} letzter verliert)} \\
+ \midrule
+ Beschreibung &
+ Strategie \\
+ \midrule
+
+ $M = [\mathit{pile}_i]$\newline
+ $[x] := \{1, \ldots, x\}$&
+ $\mathit{SG} = \oplus_{i = 1}^n \mathit{pile}_i$\newline
+ \ding{182} Nimm von einem Stapel, sodass $\mathit{SG}$ $0$ wird.\newline
+ \ding{183} Genauso.
+ Außer: Bleiben nur noch Stapel der Größe $1$, erzeuge ungerade Anzahl solcher Stapel.\\
+ \midrule
+
+ $M = \{a^m \mid m \geq 0\}$ &
+ $a$ ungerade: $\mathit{SG}_n = n \% 2$\newline
+ $a$ gerade:\newline
+ $\mathit{SG}_n = 2$, falls $n \equiv a \mod (a + 1) $\newline
+ $\mathit{SG}_n = n \% (a + 1) \% 2$, sonst.\\
+ \midrule
+
+ $M_{\text{\ding{172}}} = \left[\frac{\mathit{pile}_i}{2}\right]$\newline
+ $M_{\text{\ding{173}}} =
+ \left\{\left\lceil\frac{\mathit{pile}_i}{2}\right\rceil,
+ \mathit{pile}_i\right\}$ &
+ \ding{172}
+ $\mathit{SG}_{2n} = n$,
+ $\mathit{SG}_{2n+1} = \mathit{SG}_n$\newline
+ \ding{173}
+ $\mathit{SG}_0 = 0$,
+ $\mathit{SG}_n = [\log_2 n] + 1$ \\
+ \midrule
+
+ $M_{\text{\ding{172}}} = \text{Teiler von $\mathit{pile}_i$}$\newline
+ $M_{\text{\ding{173}}} = \text{echte Teiler von $\mathit{pile}_i$}$ &
+ \ding{172}
+ $\mathit{SG}_0 = 0$,
+ $\mathit{SG}_n = \mathit{SG}_{\text{\ding{173},n}} + 1$\newline
+ \ding{173}
+ $\mathit{ST}_1 = 0$,
+ $\mathit{SG}_n = \text{\#Nullen am Ende von $n_{bin}$}$\\
+ \midrule
+
+ $M_{\text{\ding{172}}} = [k]$\newline
+ $M_{\text{\ding{173}}} = S$, ($S$ endlich)\newline
+ $M_{\text{\ding{174}}} = S \cup \{\mathit{pile}_i\}$ &
+ $\mathit{SG}_{\text{\ding{172}}, n} = n \mod (k + 1)$\newline
+ \ding{182} Niederlage bei $\mathit{SG} = 0$\newline
+ \ding{183} Niederlage bei $\mathit{SG} = 1$\newline
+ $\mathit{SG}_{\text{\ding{174}}, n} = \mathit{SG}_{\text{\ding{173}}, n} + 1$\\
+ \midrule
+
+ \multicolumn{2}{l}{
+ Für jedes endliche $M$ ist $\mathit{SG}$ eines Stapels irgendwann periodisch.
+ } \\
+ \midrule
+
+ \textsc{Moore}'s Nim:\newline
+ Beliebige Zahl von maximal $k$ Stapeln. &
+ \ding{182}
+ Schreibe $\mathit{pile}_i$ binär.
+ Addiere ohne Übertrag zur Basis $k + 1$.
+ Niederlage, falls Ergebnis gleich 0.\newline
+ \ding{183}
+ Wenn alle Stapel $1$ sind:
+ Niederlage, wenn $n \equiv 1 \mod (k + 1)$.
+ Sonst wie in \ding{182}.\\
+ \midrule
+
+ Staircase Nim:\newline
+ $n$ Stapel in einer Reihe.
+ Beliebige Zahl von Stapel $i$ nach Stapel $i-1$. &
+ Niederlage, wenn Nim der ungeraden Spiele verloren ist:\newline
+ $\oplus_{i = 0}^{(n - 1) / 2} \mathit{pile}_{2i + 1} = 0$\\
+ \midrule
+
+ \textsc{Lasker}'s Nim:\newline
+ Zwei mögliche Züge:\newline
+ 1) Nehme beliebige Zahl.\newline
+ 2) Teile Stapel in zwei Stapel (ohne Entnahme).&
+ $\mathit{SG}_n = n$, falls $n \equiv 1,2 \mod 4$\newline
+ $\mathit{SG}_n = n + 1$, falls $n \equiv 3 \mod 4$\newline
+ $\mathit{SG}_n = n - 1$, falls $n \equiv 0 \mod 4$\\
+ \midrule
+
+ \textsc{Kayles}' Nim:\newline
+ Zwei mögliche Züge:\newline
+ 1) Nehme beliebige Zahl.\newline
+ 2) Teile Stapel in zwei Stapel (mit Entnahme).&
+ Berechne $\mathit{SG}_n$ für kleine $n$ rekursiv.\newline
+ $n \in [72,83]: \quad 4, 1, 2, 8, 1, 4, 7, 2, 1, 8, 2, 7$\newline
+ Periode ab $n = 72$ der Länge $12$.\\
+ \bottomrule
+\end{tabular}
+\vspace{5mm}
+
+\begin{tabular}{l|l|l}
+ \toprule
+ \multicolumn{3}{c}{Reihen} \\
+ \midrule
+ $\sum\limits_{i = 1}^n i = \frac{n(n+1)}{2}$ &
+ $\sum\limits_{i = 1}^n i^2 = \frac{n(n + 1)(n + 2)}{6}$ &
+ $\sum\limits_{i = 1}^n i^3 = \frac{n^2 (n + 1)^2}{4}$ \\
+
+ $\sum\limits_{i = 0}^n c^i = \frac{c^{n + 1} - 1}{c - 1} \quad c \neq 1$ &
+ $\sum\limits_{i = 0}^\infty c^i = \frac{1}{1 - c} \quad \vert c \vert < 1$ &
+ $\sum\limits_{i = 1}^\infty c^i = \frac{c}{1 - c} \quad \vert c \vert < 1$ \\
+
+ \multicolumn{2}{l|}{
+ $\sum\limits_{i = 0}^n ic^i = \frac{nc^{n + 2} - (n + 1)c^{n + 1} + c}{(c - 1)^2} \quad c \neq 1$
+ } &
+ $\sum\limits_{i = 0}^\infty ic^i = \frac{c}{(1 - c)^2} \quad \vert c \vert < 1$ \\
+
+ $H_n = \sum\limits_{i = 1}^n \frac{1}{i}$ &
+ \multicolumn{2}{l}{
+ $\sum\limits_{i = 1}^n iH_i = \frac{n(n + 1)}{2}H_n - \frac{n(n - 1)}{4}$
+ } \\
+
+ $\sum\limits_{i = 1}^n H_i = (n + 1)H_n - n$ &
+ \multicolumn{2}{l}{
+ $\sum\limits_{i = 1}^n \binom{i}{m}H_i =
+ \binom{n + 1}{m + 1} \left(H_{n + 1} - \frac{1}{m + 1}\right)$
+ } \\
+ \bottomrule
+\end{tabular}
+\vspace{5mm}
+
\begin{tabular}{ll}
\toprule
\multicolumn{2}{c}{Verschiedenes} \\
@@ -391,49 +532,6 @@ Anzahl der Teilmengen von $\mathbb{N}$, die sich zu $n$ aufaddieren mit maximale
$\frac{k}{n}\binom{n}{k}n^{n-k}$ \\
\bottomrule
\end{tabular}
-\vspace{5mm}
-
-\begin{flushleft}
- \begin{tabular}{l|cccl}
- \toprule
- \multicolumn{5}{c}{Platonische Körper} \\
- \midrule
- Übersicht & Seiten & Ecken & Kanten & dual zu \\
- \midrule
- Tetraeder & 4 & 4 & 6 & Tetraeder \\
- Würfel/Hexaeder & 6 & 8 & 12 & Oktaeder \\
- Oktaeder & 8 & 6 & 12 & Würfel/Hexaeder\\
- Dodekaeder & 12 & 20 & 30 & Ikosaeder \\
- Ikosaeder & 20 & 12 & 30 & Dodekaeder \\
- \midrule
- \multicolumn{5}{c}{Färbungen mit maximal $n$ Farben (bis auf Isomorphie)} \\
- \midrule
- \multicolumn{3}{l}{Ecken vom Oktaeder/Seiten vom Würfel} &
- \multicolumn{2}{l}{$(n^6 + 3n^4 + 12n^3 + 8n^2)/24$} \\
-
- \multicolumn{3}{l}{Ecken vom Würfel/Seiten vom Oktaeder} &
- \multicolumn{2}{l}{$(n^8 + 17n^4 + 6n^2)/24$} \\
-
- \multicolumn{3}{l}{Kanten vom Würfel/Oktaeder} &
- \multicolumn{2}{l}{$(n^{12} + 6n^7 + 3n^6 + 8n^4 + 6n^3)/24$} \\
-
- \multicolumn{3}{l}{Ecken/Seiten vom Tetraeder} &
- \multicolumn{2}{l}{$(n^4 + 11n^2)/12$} \\
-
- \multicolumn{3}{l}{Kanten vom Tetraeder} &
- \multicolumn{2}{l}{$(n^6 + 3n^4 + 8n^2)/12$} \\
-
- \multicolumn{3}{l}{Ecken vom Ikosaeder/Seiten vom Dodekaeder} &
- \multicolumn{2}{l}{$(n^{12} + 15n^6 + 44n^4)/60$} \\
-
- \multicolumn{3}{l}{Ecken vom Dodekaeder/Seiten vom Ikosaeder} &
- \multicolumn{2}{l}{$(n^{20} + 15n^{10} + 20n^8 + 24n^4)/60$} \\
-
- \multicolumn{3}{l}{Kanten vom Dodekaeder/Ikosaeder (evtl. falsch)} &
- \multicolumn{2}{l}{$(n^{30} + 15n^{16} + 20n^{10} + 24n^6)/60$} \\
- \bottomrule
- \end{tabular}
-\end{flushleft}
\subsection{Big Integers}
\lstinputlisting{math/bigint.cpp}