Rotation – Algunas demostraciones

¿Intercambiar números con menos de cinco jugadas?

 

Nuestra macro resuelve la cuadrícula de la Fig. 12 en cinco jugadas, como hemos visto. ¿Es posible resolverla en menos de cinco? Puede demostrarse que no. Se necesitan por lo menos cinco rotaciones para ordenar el tablero de la Fig. 12.

 

1

2

3

4

5

6

7

9

8

Fig. 12

 

Para demostrarlo, consideremos los números 4 y 6 de la misma Fig. 12. Como habrá que mover al 9 y no sólo con el cuadrado inferior derecho, hay que afectar al 4. Esto implica por lo menos dos jugadas sobre el cuadrado inferior: una para “desacomodarlo” y otra para “acomodarlo”. De otra parte, como habrá que mover al 8, y por consiguiente el 6, hay que mover el cuadrado inferior derecho, cosa que implica por lo menos otras dos jugadas, una para “desacomodar” y otra para “acomodar” al 6. Esto implica que en ningún caso el número de jugadas puede ser menor que cuatro.

 

Ahora bien, como las cuatro jugadas que hemos establecido como mínimo tienen que darse de todos modos, y como son propias de los cuadrados inferiores, es evidente que si afectamos los cuadrados superiores habrá más de estas cuatro jugadas, según queríamos demostrar.

 

Es decir que la única posibilidad de que cuatro jugadas acomoden al 9 y al 8 es que las cuatro se den en los dos cuadrados inferiores: dos en cada cuadrado, y de modo tal que en cada cuadrado las dos jugadas sean en sentido opuesto. Estas condiciones impiden que el 9 llegue a la esquina inferior derecha, porque para llegar a ella es preciso que el cuadrado inferior derecho gire por lo menos dos veces en el mismo sentido. Esto demuestra que no hay una macro de menos de cinco jugadas que acomode dos números contiguos, diferentes del centro, en una cuadrícula de 3x3.

 

¿Otras macros?

 

Es evidente que cualquier serie de jugadas puede escribirse en términos generales y entonces considerarse una “macro”, por lo menos con la vaga definición de macro de que disponemos hasta ahora. Para que el concepto sea útil necesita definirse mejor. Sin llegar al máximo rigor podemos decir que una macro es la redacción general de un operador que deja en su posición original a un subconjunto de los elementos de una cuadrícula, después de afectarlos, aunque cambia de lugar a los restantes.

 

Expliquemos esta definición. La idea es que la macro mueve algunos elementos y de ellos algunos quedan en su posición original mientras que otros cambian. Es preciso afirmar que devuelve a su posición original a algunos de los que mueve pues de otro modo cualquier operador sería una macro, incluyendo los movimientos triviales de los cuadrados de acción.

 

Podemos definir el rango de una macro como el cociente entre el número de elementos movidos entre el número de movimientos, multiplicado por el número de elementos devueltos a su posición original.

 

Esta definición no es arbitraria. El cociente entre elementos movidos y elementos intercambiados da una idea del “ingenio” de la macro: cuanto mayor sea este cociente más ingeniosa es la serie que ha logrado devolver casi todos a su lugar cambiando selectivamente los que uno desee. Dividir otra vez ese cociente por el número de jugadas hace que se alcance un resultado mejor cuanto menor sea este número, cosa que, una vez más, denota ingenio.

 

La macro de que hasta ahora disponemos:

 

PC+, SO+, PC-, PS-, SO-

 

tiene un rango de 8/(2x5) = 0.8, porque afecta 8 elementos, mueve en definitiva sólo a 2 y lo logra con En donde “PC+” significa: “gire el cuadrado de acción que contiene a los lados primero y complemento en el mismo sentido de la flecha”; y otro tanto para los demás. La Fig. 9 es la macro de intercambio de dos cuadrados adyacentes en cualquiera de los costados de la cuadrícula.

 

Como un ejercicio, resolvamos la cuadrícula de la Fig. 7. Para el efecto, la reescribimos así:

 

C

 

1

2

3

 

P

7

5

6

O          

 

4

9

8

 

S

->

Fig. 10

 

La flecha la hemos puesto abajo por comodidad, pero en realidad descubrimos su sentido en el costado izquierdo, en la dirección que va del 7 al 4, es decir, según las manecillas del reloj, como ha quedado también en nuestra Fig. 10.

 

Según nuestra macro de la Fig. 9, el primer movimiento es PC+, que equivale a rotar los números del cuadrado que contiene 1, 2, 7 y 5, de modo que queden: 2, 5, 1, 7. El proceso completo de aplicación de la macro está representado en la siguiente ilustración:

 

1

2

3

 

2

5

3

 

2

5

3

7

5

6

 

1

7

6

 

1

6

9

4

8

9

 

4

8

9

 

4

7

8

 

1

2

3

 

1

2

3

 

1

2

3

6

5

9

 

4

6

9

 

4

5

6

4

7

8

 

7

5

8

 

7

8

9

Fig. 11

 

Surgen de inmediato preguntas: ¿Hay alguna macro de menos de cinco jugadas que logre el mismo propósito de intercambiar dos cuadrados adyacentes? ¿Qué otras macros hay? ¿Nos ayuda esto a resolver cuadrículas superiores a 3x3? Son temas que estudiaremos en nuestras siguientes páginas.