无论如何这都不是一个完整的答案,但是它包含一个结果可能是有用的,并将其应用于对的情况的一些约束,这将可能的5门解决方案限制为2500个容易枚举的情况。n = 4
首先是一般结果:在排列对象的任何解决方案中,必须至少存在n - 1个交换,其概率为1ñn − 1。1个2
证明:考虑阶数的置换的置换表示。这些是Ñ × Ñ矩阵甲π满足(甲π )我,Ĵ = [ 我= π (Ĵ )]。考虑一个概率为p的i和j之间的交换:这具有表示(1 − p )I + p A (i j )ñn × n一种π(一π)我,Ĵ= [ i = π(j )]一世Ĵp(1 − p )我+ p A(i j )(使用循环符号表示排列)。你可以通过这个矩阵中表示论方面或在马氏条款将置换思乘法的概率为p,留下的东西不变的概率为1 - p。(i j )p1 − p
因此,置换网络是这种矩阵乘法的链。我们从单位矩阵开始,最终结果将是矩阵,其中U i ,j = 1ü,所以我们通过乘法从等级n的矩阵转到等级1的矩阵-即等级下降n-1。ü我,Ĵ= 1ññ1个n − 1
考虑到矩阵的秩,那么,我们可以看到,他们本质上的同一性,小矩阵开(1 - p p p 1 - p),让他们有充分的等级,除非p = 1(1 − p )我+ p A(i j )(1 − ppp1 − p),在这种情况下,它们的排名为n-1。p=12n−1
因此,应用Sylvester矩阵不等式,我们发现每次交换仅在p = 1时才会降低等级。,并且当满足此条件时,它最多减少1。因此,我们至少需要n-1次概率为1的交换p=12n−1。12
请注意,由于Anthony Leverrier的网络实现了这一限制,因此无法加强此界限。
适用于的情况。我们已经有6门的解决方案,所以问题是5门的解决方案是否可能。现在我们知道至少有3个门必须进行50/50交换,因此我们有两个“自由”概率p和q。有32个可能的事件(5个独立的事件,每个都有两个结果)和4个!= 24个存储桶,每个存储桶必须至少包含一个事件。事件以概率p q除为8n=4pq4!=24,8以概率 ¯ p qpq8,8以概率p‾ qp¯¯¯q8,和图8与概率 ¯ p ‾ qpq¯¯¯8。p¯¯¯q¯¯¯8
24个存储桶中有32个事件,没有空存储桶意味着至少16个存储桶恰好包含一个事件,因此上述四个概率中的至少两个等于。考虑对称性考虑,我们有两种情况:pq=‾ p q=11个24或pq=‾ p ‾ q =1p q=p¯¯¯q=13。p q= p¯¯¯q¯¯=13
第一种情况下给出,q=2p = p¯¯¯=12(校正或q=1q= 23,展开对称性。第二种情况给出pq=1−p−q+pq,因此pq=p(1−p)=1q= 13pq= 1 − p − q+pq,没有实际的解决方案。pq=p(1−p)=13
因此,如果有一个5门的解决方案,我们有四个门的概率为,一个门的概率为112或213。Wlog第一交换是0↔1,并且所述第二要么是0↔2或2↔3; 其他三个都有(最多)五个可能性,因为连续两次进行相同的交换没有意义。因此,我们要考虑2×53个交换序列和10种分配概率的方法,导致2500种情况可以机械地枚举和测试。230↔10↔22↔32×53
更新:Yuval Filmus和我都已枚举并测试了这些案例,但没有找到解决方案,因此的最佳解决方案涉及6个浇口,而在其他答案中也找到6浇口解决方案的示例。n=4