IBM Ponder This上个月的题目：一个多联骨牌(polyomino)是指平面上若干个正方形相接拼成的图形。经过旋转、镜像得到的图形仍然视为相同的多联骨牌。如上图所示，五联骨牌一共有12种。我们说一个多联骨牌A覆盖B，如果我们能在B上添加若干个新的方块得到A。回答下面两个问题：
1. 一个六联骨牌最多可以覆盖多少种不同的五联骨牌？
2. 给出一个最小的能够覆盖所有12种五联骨牌的图形。
趣题
O3 ·7 ·5 ·5 ·4 ·7 ·6 ·6 ·7 ·?
在ahapuzzles.com逛了一天，看到了不少好玩的东西。
Update: 刚收到Lloyd King发来的邮件，我很高兴。所有这些谜题都是他创作的。他有一本书就叫做Amazing “Aha!” Puzzles，里面全是让人拍案叫绝的谜题。
问号处应该填哪一个图形？
答案：E。各方块的对角线组成了数字3、4、5、6、7的字样。
问号处应该填什么数字？
答案：5。圆圈和点表示太阳和9大行星，旁边的数字表示每颗星球的名字的字母个数。
一个与矩形剖分有关的命题（四）：简便的数论证明
如果一个矩形可以分割为若干个小矩形，每个小矩形都有至少一边为整数长，则原矩形同样有至少一个长度为整数的边。换句话说，用至少有一边的长度是整数的小矩形拼成一个大矩形，大矩形也有至少一条整数长的边。
不假，利用数论知识我们真的可以证明这个和数论八杆子打不着的题目。证明的关键就在于，质数有无穷多个。给定一个满足要求的大矩形，如果你宣称它的每条边都不是整数，它们都至少多出了大小为ε的“零头”。那么，我就找出一个足够大的质数p，使得1/p < ε，然后说明有一条边的长度除去整数部分后的“零头”不会超过1/p。这样的话，至少有一边恰好是整数长才行。 仍然是把大矩形放在平面直角坐标系上，左下角对齐原点(0,0)。考虑所有形如(i/p, j/p)的点所形成的点阵（其中i, j均为整数）。我们需要把整个点阵平移到一个合适位置，使得点阵中没有点恰好落在小矩形的边界上。这总是可以办到的，例如我们算出每个小矩形的横边到点阵中离它最近的点的距离，取所有这些最近距离中最小的非0的值，然后竖直方向上移动一个比这还小的距离；另一个方向亦是如此。注意到每个小矩形内部所含的点数都是两个数的乘积，由于其中至少有一个数是p的倍数，因此每个小矩形内都有p的倍数个点。那么，整个大矩形所含的点的个数（即每个小矩形所含点数之和）也是p的倍数。大矩形内的所有点的个数也是两个数的乘积，然而p是质数，因此两个数中至少一个是p的倍数（数论的一个基本结论）。那么，对应的那条边就应该是整数长，并且最多有1/p的误差。 （三）（四）两种证明均来自http://domino.research.ibm.com/Comm/wwwr_ponder.nsf/solutions/May1999.html
一个与矩形剖分有关的命题（三）：诡异的微积分证明
如果一个矩形可以分割为若干个小矩形，每个小矩形都有至少一边为整数长，则原矩形同样有至少一个长度为整数的边。换句话说，用至少有一边的长度是整数的小矩形拼成一个大矩形，大矩形也有至少一条整数长的边。
在这个命题的所有常见的证明方法中，我总觉得这个证明是最诡异的。真不知道第一个想出这个证明方法的人是怎么思考出来的。把矩形放在平面直角坐标系上，左下角对齐原点(0,0)。考虑函数e^(2 · pi · i · (x+y))在每个小矩形上的积分（展开并分离变量分别积分）：
显然，这个式子等于0当且仅当(x1-x0)和(y1-y0)中至少一个是整数（也即至少有一边的长度是整数）。考虑函数在整个大矩形上的积分，它可以拆成各个小矩形上的积分的和，因此结果仍然是0。这说明，大矩形至少有一条整数长的边。
一个与矩形剖分有关的命题（二）：直观的图论证明
接下来，我们用图论方法来证明：一个由小矩形拼接而成的大矩形，若每个小矩形都有至少一条整数长的边，则大矩形也有至少一条整数长的边。考虑图中每个矩形的每个顶点，把它们作为图G的顶点集（相邻矩形重合的顶点并作一个点）；对于每一个小矩形，把它整数边方向的两对顶点分别用一条边连接起来（相邻矩形公共边上的重边不合并）。如果哪个小矩形四条边都是整数，无妨随意把它当作横向整数边的或者纵向整数边的，连接任一种方向上的边。这样的话，每个矩形恰好产生两条边。注意这个图的一些很显然的性质：度为1的点只有4个（大矩形的四个角），其余的顶点的度都是偶数（只能是2或者4）。下面，我们把这个矩形放在平面坐标系上，大矩形的左下角对齐原点(0,0)。从原点开始沿着图G的边走（每条边最多走一次，不走走过的边），显然走到的每个点都满足这个性质：它的两个坐标均为整数。但我们的出发点是一个度为1的点，在走到另一个度为1的点之前，我们遇到的所有顶点的度都是偶数。因此只要没走到另一个度为1的点，我们就不可能走死。但是，图G总的边数有限，总有一个时候我们将不能再走。因此，这次旅程的终点必然落在另一个度为1的点上。这个终点是大矩形的另一个角，它的两个坐标值均为整数。命题得证。