天使问题是由英国数学家约翰·何顿·康威提出的一个博弈论问题,在2006年已获解答。
天使问题是关于一个叫天使与恶魔(Angels and Devils)的双人游戏,其规则如下:
1.两名玩家分别扮演天使和恶魔
2.游戏开始前,指定一个正整数 K,称之为天使的力量
3.游戏在一个无限大的方格棋盘上进行;开始时棋盘是空的,天使停留在棋盘上的某一个方格(称为天使的起始点),恶魔并不存在于棋盘上
4.每一轮中,恶魔可以在棋盘上放置一个路障,路障不可以放置在天使停留处
5.每一轮中,天使可以向相邻格移动至多 K 步,移动过程中可以穿过路障,但移动终点必须停留在没有路障的格中;纵横斜格均算作相邻格
6.从恶魔开始,双方交替进行(若从天使开始,从上面的规则描述,亦可等价转换为从恶魔开始的局面)
7.若在一轮中,天使无法移动,则恶魔获胜
8.如果天使能够无限地继续游戏,则天使获胜
天使问题可以陈述为:是否存在某个K,使得力量为K的天使拥有必胜策略?
天使问题的已知证明
K = 1 时,恶魔有必胜策略(康威, 1982)
如果天使不可以降低其 y 坐标,则恶魔有必胜策略(康威, 1982)
如果天使一直增加它到起始点的距离,则恶魔有必胜策略(康威, 1996)
在2006年,有4位数学家独立解决了天使问题。
英国数学家布莱恩·鲍迪奇(Brian Bowditch)证明了K=4的时候,天使有必胜策略。
挪威数学家Oddvar Kloster 和 András Máthé 各自证明了K=2的情况。
Péter Gács 则是证明了当 K 充分大时,天使有必胜策略
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