กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 3 นาที

สี่เหลี่ยมผืนผ้าละติน

การออกแบบการทดลอง/สี่เหลี่ยมละติน

ในคณิตศาสตร์เชิงการจัด เรียง สี่เหลี่ยมผืนผ้าละตินคือเมทริกซ์r × n (โดยที่r ≤ n ) โดยใช้ สัญลักษณ์ nตัว ซึ่งโดยปกติจะเป็นตัวเลข1, 2, 3, ..., nหรือ0, 1, ..., n − 1เป็นค่าในเมทริกซ์

สี่เหลี่ยมผืนผ้าละติน

ในคณิตศาสตร์เชิงการจัด เรียง สี่เหลี่ยมผืนผ้าละตินคือเมทริกซ์r × n   (โดยที่rn ) โดยใช้ สัญลักษณ์ nตัว ซึ่งโดยปกติจะเป็นตัวเลข1, 2, 3, ..., nหรือ0, 1, ..., n − 1เป็นค่าในเมทริกซ์ โดยไม่มีตัวเลขใดปรากฏมากกว่าหนึ่งครั้งในแถวหรือคอลัมน์ใดๆ[ 1 ]      

สี่เหลี่ยมผืนผ้า ละตินขนาด n × n  เรียกว่าสี่เหลี่ยมจัตุรัสละตินสี่เหลี่ยมผืนผ้าละตินและสี่เหลี่ยมจัตุรัสละตินอาจอธิบายได้ว่าเป็นการระบายสี ที่เหมาะสมที่สุด ของกราฟของหมากรุกหรือการระบายสีขอบ ที่เหมาะสมที่สุด ของกราฟสองส่วนที่สมบูรณ์[ 2 ]

ตัวอย่างของสี่เหลี่ยมผืนผ้าละตินขนาด 3 × 5 คือ: [ 3 ]

01234
34012
40321

การทำให้เป็นมาตรฐาน

สี่เหลี่ยมผืนผ้าละตินเรียกว่าปกติ (หรือลดขนาด ) หากแถวแรกอยู่ในลำดับธรรมชาติและคอลัมน์แรกก็อยู่ในลำดับธรรมชาติเช่นกัน[ 4 ] [ 5 ]

ตัวอย่างข้างต้นยังไม่ได้ปรับให้เป็นค่ามาตรฐาน

การนับจำนวน

ให้L ( k, n ) แทนจำนวน สี่เหลี่ยมผืนผ้าละติน k × n ที่เป็นมาตรฐาน จากนั้นจำนวน สี่เหลี่ยมผืนผ้าละติน k × n ทั้งหมด คือ[ 6 ]

n!(n1)!แอล(เค,n)(nเค)!.{\displaystyle {\frac {n!(n-1)!L(k,n)}{(nk)!}}.}

สี่เหลี่ยมผืนผ้าละติน 2 × nสอดคล้องกับการเรียงสับเปลี่ยนที่ไม่มีจุดคงที่การเรียงสับเปลี่ยนดังกล่าวเรียกว่าการเรียงสับเปลี่ยนที่ไม่สอดคล้องกัน [ 4 ] การแจงนับการเรียงสับเปลี่ยนที่ไม่สอดคล้องกับการเรียงสับเปลี่ยนที่กำหนดเรียก ว่า ปัญหาการพบกัน ที่มีชื่อเสียง การแจงนับการเรียงสับเปลี่ยนที่ไม่สอดคล้องกับการเรียงสับเปลี่ยนสองแบบ ซึ่งแบบหนึ่งเป็นการเลื่อนแบบวงจรอย่างง่ายของอีกแบบหนึ่ง เรียกว่าปัญหาการจัดเรียงแบบลด รูป [ 4 ]

จำนวนสี่เหลี่ยมผืนผ้าละตินมาตรฐานL ( k , n )ที่มีขนาดเล็กนั้นกำหนดโดย[ 6 ]

k\n12345678
111111111
211311533092119
314461064357921673792
445665521293216420909504
55694081127040027206658048
6940816942080335390189568
716942080535281401856
8535281401856

เมื่อk = 1 นั่นคือมีเพียงแถวเดียว เนื่องจากสี่เหลี่ยมผืนผ้าละตินได้รับการทำให้เป็นมาตรฐานแล้ว จึงไม่มีทางเลือกสำหรับแถวนั้น ตารางยังแสดงให้เห็นว่าL ( n 1, n ) = L ( n , n )ซึ่งเป็นไปตามนั้น เนื่องจากหากมีเพียงแถวเดียวที่หายไป ค่าที่หายไปในแต่ละคอลัมน์สามารถกำหนดได้จากคุณสมบัติของตารางละตินและสี่เหลี่ยมผืนผ้าสามารถขยายเป็นตารางละตินได้อย่างไม่ซ้ำกัน

ความสามารถในการขยาย

คุณสมบัติที่สามารถขยายสี่เหลี่ยมผืนผ้าละตินที่ขาดแถวหนึ่งไปเป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัสละตินที่กล่าวถึงข้างต้น สามารถเสริมความแข็งแกร่งได้อย่างมีนัยสำคัญ กล่าวคือ ถ้าr  < n แล้ว เป็นไปได้ที่จะเพิ่ม แถว n r  แถวลงใน สี่เหลี่ยมผืนผ้าละติน r × n  เพื่อสร้างสี่เหลี่ยมจัตุรัสละติน โดยใช้ทฤษฎีบทการแต่งงานของฮอลล์[ 7 ]

ตารางกึ่งละติน

ตารางละตินกึ่งสมบูรณ์เป็นตารางละตินไม่สมบูรณ์อีกประเภทหนึ่งตารางละตินกึ่งสมบูรณ์เป็น อาร์เรย์ n × n , Lซึ่งบางตำแหน่งว่างเปล่าและบางตำแหน่งถูกครอบครองด้วยจำนวนเต็ม{0, 1, ..., n − 1 } โดยที่ ถ้าจำนวนเต็มkปรากฏในLแสดงว่า k นั้นปรากฏnครั้ง และไม่มีk สองตัว ใดอยู่ในแถวหรือคอลัมน์เดียวกัน ถ้ามี จำนวนเต็มที่แตกต่างกัน m ตัว ปรากฏในLแล้วLจะมีดัชนีm [ 8 ]

ตัวอย่างเช่น ตารางกึ่งละตินลำดับที่ 5 และดัชนีที่ 3 คือ: [ 8 ]

102
210
012
201
201

ตารางกึ่งละตินที่มีลำดับnและดัชนีmจะมี ตำแหน่งที่เติมเต็ม nmตำแหน่ง คำถามที่เกิดขึ้นคือ ตารางกึ่งละตินสามารถทำให้สมบูรณ์เป็นตารางละตินได้หรือไม่ คำตอบที่น่าประหลาดใจคือ ได้เสมอ

ให้Lเป็นตารางกึ่งละตินที่มีลำดับnและดัชนีmโดยที่m < nจากนั้นLสามารถเติมเต็มเป็นตารางละตินได้[ 8 ]

วิธีหนึ่งที่จะพิสูจน์สิ่งนี้คือการสังเกตว่าสี่เหลี่ยมจัตุรัสกึ่งละตินที่มีลำดับnและดัชนีmเทียบเท่ากับสี่เหลี่ยมผืนผ้าละตินm × n ให้ L = || a ||เป็นสี่เหลี่ยมผืนผ้าละตินและS = || b ||เป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัสกึ่งละติน จากนั้นความเท่าเทียมกันจะกำหนดโดย[ 9 ]

ฉันเจ=เค ก็ต่อเมื่อ เอเคเจ=ฉัน.{\displaystyle b_{ij}=k{\text{ ก็ต่อเมื่อ }}a_{kj}=i.}

ตัวอย่างเช่น สี่เหลี่ยมผืนผ้าละตินขนาด 3×5

01234
34102
10423

เทียบเท่ากับตารางกึ่งละตินลำดับที่ 5 และดัชนีที่ 3 นี้: [ 9 ]

021
201
021
102
120

เนื่องจากตัวอย่างเช่นa = 3 ในรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าแบบละติน ดังนั้นb = 1 ในรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสกึ่งละติน

แอปพลิเคชัน

ในทางสถิติรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าแบบละตินมีการประยุกต์ใช้ในการออกแบบการทดลอง

ดูเพิ่มเติม

หมายเหตุ

  1. โคลบอร์นแอนด์ดินิทซ์ 2007 , หน้า. 141.
  2. สโตน ส์ 2010
  3. บรูอัลดี 2010 , หน้า 385
  4. 1 2 3เดนส์แอนด์คีดเวลล์ 1974 , หน้า. 150
  5. นักเขียนบางท่าน โดยเฉพาะ เจ. ริออร์แดน ไม่กำหนดให้คอลัมน์แรกต้องเรียงลำดับ และนี่จะส่งผลต่อความถูกต้องของสูตรบางสูตรที่กล่าวถึงด้านล่าง
  6. 1 2 Colbourn & Dinitz 2550 , หน้า. 142
  7. บรูอัลดี 2010 , หน้า 386
  8. 1 2 3บรูอัลดี 2010 หน้า 387
  9. 1 2บรูอัลดี 2010 หน้า 388

อ่านเพิ่มเติม

  • Mirsky, L. (1971), ทฤษฎีทรานส์เวอร์ซัล : บัญชีเกี่ยวกับบางแง่มุมของคณิตศาสตร์เชิงคอมบินาทอริก , สำนักพิมพ์ Academic Press, ISBN 0-12-498550-5, OCLC 816921720 
  • ริออร์แดน, จอห์น (2002) [1958], บทนำสู่การวิเคราะห์เชิงการจัดเรียง , โดเวอร์, ISBN 978-0-486-42536-8
  • ไวส์สไตน์, เอริค ดับเบิลยู., "สี่เหลี่ยมผืนผ้าละติน" , mathworld.wolfram.com , สืบค้นเมื่อ 2020-07-12
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Latin_rectangle&oldid=1235247308 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ สี่เหลี่ยมผืนผ้าละติน

ในคณิตศาสตร์เชิงการจัด เรียง สี่เหลี่ยมผืนผ้าละตินคือเมทริกซ์r × n (โดยที่r ≤ n ) โดยใช้ สัญลักษณ์ nตัว ซึ่งโดยปกติจะเป็นตัวเลข1, 2, 3, ..., nหรือ0, 1, ..., n − 1เป็นค่าในเมทริกซ์

การทำให้เป็นมาตรฐาน

สี่เหลี่ยมผืนผ้าละตินเรียกว่า ปกติ (หรือ ลดขนาด ) หากแถวแรกอยู่ในลำดับธรรมชาติและคอลัมน์แรกก็อยู่ในลำดับธรรมชาติเช่นกัน [ 4 ] [ 5 ]

การนับจำนวน

ให้ L ( k, n ) แทนจำนวน สี่เหลี่ยมผืนผ้าละติน k × n ที่เป็นมาตรฐาน จากนั้นจำนวน สี่เหลี่ยมผืนผ้าละติน k × n ทั้งหมด คือ [ 6 ]

ความสามารถในการขยาย

คุณสมบัติที่สามารถขยายสี่เหลี่ยมผืนผ้าละตินที่ขาดแถวหนึ่งไปเป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัสละตินที่กล่าวถึงข้างต้น สามารถเสริมความแข็งแกร่งได้อย่างมีนัยสำคัญ กล่าวคือ ถ้า r < n แล้ว เป็นไปได้ที่จะเพิ่ม แถว n − r แถวลงใน สี่เหลี่ยมผืนผ้าละติน r × n...