■シェルピンスキーの三角形(その21)

 パスカルの三角形において,奇数を黒,偶数を白に置き換えると,シェルピンスキーの三角形ができあがる.

 パスカルの三角形の各行に奇数はいくつあるだろうか? 行0を除くと,剛1か行8までは,それぞれ2,2,4,2,4,4,8,2と続く.

[1]行1,2,4,8には2個の奇数がある.

[2]行3,5,6には4個の奇数がある.

[3]行7には8個の奇数がある.

 行nを2進数表示して1がp個ある場合,2^p個の奇数がある・・・というルールになっている.

 nの2進数表示はただ1通りであって,たとえば,

  83=1・2^6+0・2^5+1・2^4+0・2^3+0・2^2+1・2^1+1・2^0

[4]行83には2^4=16個の奇数がある.

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 そのフラクタル次元は

  log3/log2=1.585

である。

また、最初の三角形の辺の長さを1とすると、シェルピンスキー三角形の任意の2点間の平均距離は

  466/885=0.53

である。(ハノイ・グラフを使ってその答えを見つけることができるとのことであるが、私にはわからなかった)

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杭が3本、円盤がn枚あるとき、最短手数は

an+1=2an+1

an+1+1=2an+2=2(an+1)

an+1=2^n,an=2^n-1

点の数は

H1=3

H2=3H1

H3=3H2

H4=3H3

H2=9,H3=27,H4=81,Hn=3^n

パスの数は

H1=3

H2=3H1+3

H3=3H2+3

H4=3H3+3

H2=12,H3=39,H4=120,Hn=・・・

2点間の距離はハミング距離で測るのであろう

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 一般に,数列{Xn−αXn-1}が公比βの等比級数になるものと仮定すると,

  Xn+1−αXn=β(Xn−αXn-1)

すなわち,

  Xn+1−(α+β)Xn+αβXn-1=0

根と係数の関係から,α,βは

  x^2−(α+β)x+αβ=0

の根でなけれならないのですが,このことから,この数列は2つの等比級数の1次結合

  Xn=cα^n+dβ^n

として表されます.

α=(3+√21)/2,β=(3-√21)/2

3=c(3+√21)/2+d(3-√21)/2

12=c(15+3√21)/2+d(15-3√21)/2

c(3+√21)+d(3-√21) =6

c(15+3√21)+d(15-3√21)=24

Δ=(3+√21)(15-3√21)-(3-√21)(15+3√21)=6√21-(-6√21)=12√21

6(15-3√21)-24(3-√21) =18+6√21

24(3+√21)-6(15+3√21)=-18+6√21

c=(18+6√21)/12√21=(3+√21)/2/√21

d=-(18-6√21)/12√21=-(3-√21)/2/√21

Xn=(α^n+1-β^n+1)/√21

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シェルピンスキー三角形の任意の2点間の平均距離は直観的には

2/α〜(√21-3)/3=0.528

になる

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