Fibonacci Nim(斐波那契尼姆)游戏
游戏描述:
Fibonacci Nim是Nim游戏的变种,其规则为两名玩家从一堆硬币中交替移除硬币,第一步中,不允许玩家拿走所有硬币,也不允许不取,并且在每次后续移动中,移除的硬币数量最多可以是上一次移除数量的两倍,拿走最后一枚硬币的玩家获胜或者失败,如果判失败,只要第一个人取走\(n-1\)个硬币就必胜
结论
如果双方足够聪明,只要开局硬币数量不是斐波那契数,那么当\(n\)为斐波那契数的时候先手必败(即后手必胜)
证明
如果硬币数量是斐波那契数,设该数为\(F(k+2)\),有\(F(k+2)=F(k+1)+F(k)\),可以将硬币看作两堆\(F(k+1)\)和\(F(k)\),如果先手取走\(F(k)\)及以上,那么后手必胜,(毕竟\(F(k+1)<2*F(k)\)),那么先手只能在\(F(k)\)的一堆中取硬币,就是上一个问题的子问题,那么后手也肯定能取走该堆最后一枚硬币,那么剩下的一堆硬币也可以如此拆分,那么如此先手必败。如果硬币数量不是斐波那契数,根据Zeckendorf定理(齐肯多夫定理),正整数都可以表示成若干个不连续的斐波那契数之和。那么我们可以将硬币数\(n\)表示为\(n=F(a_1)+F(a_2)+.....F(a_n)\),\((a_1>a_2>.....a_3)\),先手可以先取完最小的一堆,由于各个斐波那契数不连续,即有\(F(a_{i-1})>2F(a_i)\),后手肯定取不完剩下的最少的一堆硬币,此时相当于后手面对该游戏的必败态,对于以后的每一堆,先手都能取到这一堆的最后一枚硬币从而获胜
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