Так вот — давайте посмотрим на то, как выглядит одно разбиение АБ порядка n на доминошки, случайно выбранное из всех возможных вариантов (я, правда, до сих пор не сказал, сколько их).
И вот он, красивый эффект — "теорема о полярном круге": снаружи от вписанной окружности все доминошки оказываются "заморожены".
Её доказали Jockush, Propp и Shor; см. — https://arxiv.org/abs/math/9801068
Её доказали Jockush, Propp и Shor; см. — https://arxiv.org/abs/math/9801068
arXiv.org
Random Domino Tilings and the Arctic Circle Theorem
In this article we study domino tilings of a family of finite regions called Aztec diamonds. Every such tiling determines a partition of the Aztec diamond into five sub-regions; in the four outer...
Кстати, у них в работе есть и картинка без раскраски:
Возвращаясь к ацтекскому бриллианту — одну красивую картинку мы увидели, но вот что за нею стоит?
Оказывается, что стоит довольно много.
Оказывается, что стоит довольно много.
Начать с того, что я продекларировал, что разбиение выбрано равновероятно из всех возможностей — но совершенно не сказал, как это сделано. И даже не сказал, сколько их вообще.
К равновероятному выбору мы ещё вернёмся — а пока посмотрим, сколько их должно быть.
Во-первых, сделаем оценку сверху: площадь АБ порядка n равна 2n(n+1); половина её это чёрные клетки, так что их n(n+1). Собственно, если нарисовать первые сколько-то АБ, то это видно "на глаз":
(picture credit: картинка из статьи в Images de Maths, которую я упоминал выше)
Так вот — разбиение кодируется набором направлений доминошек, закрывающих эти клетки. Значит, всего разбиений не больше, чем
4^{n(n+1)}.
Так вот — разбиение кодируется набором направлений доминошек, закрывающих эти клетки. Значит, всего разбиений не больше, чем
4^{n(n+1)}.
Во-вторых, сделаем теперь оценку снизу. В ацтекский бриллиант порядка n=2m-1 (и n=2m) можно вписать честный квадрат размера 2mx2m, "срезав уголки".
Уголки можно разрезать на доминошки просто параллельно линии отреза — а квадрат размера 2mx2m разрезать на m^2 квадратов размера 2x2.
Уголки можно разрезать на доминошки просто параллельно линии отреза — а квадрат размера 2mx2m разрезать на m^2 квадратов размера 2x2.
Каждый из этих квадратов разрезается на доминошки двумя способами — и вот мы получили оценку снизу как 2^{m^2}, то есть примерно как 2^{n^2/4}.