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第三章 數位化數學遊戲說明

第三節 演繹分析類

一、河東獅吼遊戲

(一)河東獅吼遊戲簡介

河東獅吼遊戲是一款佔地遊戲,故事是有一位員外怕個性剽悍、長相其貌不 揚的獨生女兒會嫁不出去,故設計了一道「大家來圍土地」的遊戲。這是兩人玩 的遊戲,其中一人即為員外的女兒,雙方要在6×6的土地上輪流佔領長方形之土 地。在總數劃分為36格的土地上,除了獅子所在的方格外,其餘的35格都是樹林 區域。而員外的但書是:「輸給其女兒者可將所佔樹林據為己有,但必須娶其女 兒;贏其女兒者同樣可將所佔樹林據為己有,但可以不娶其女兒。」

取名河東獅吼是有歷史典故的,據記載這是蘇東坡寫了一首詩來描述朋友的 妻子,此人即為陳慥,字季常,年輕時喜好劍術,行俠仗義,自稱一世豪傑。陳 慥的妻子柳氏十分凶悍,嫉妒心也很重,常為一點兒芝麻小事吃醋。陳慥非常怕 她,只要她一發脾氣,總是嚇得不敢出聲。柳氏這種作為,讓蘇東坡覺得太過分,

於是根據柳氏的祖籍而把她比喻為河東獅子,並作了一首「寄吳德仁兼簡陳季常」

詩:「誰似龍丘居士賢,談空說法夜不眠;忽聞河東獅子吼,拄杖落手心茫然。」

意思是說,有誰能像龍丘居士那樣有才能呢?談起佛學和佛法來,可以整夜都不 睡覺。但是只要一聽到妻子柳氏大聲怒罵,就嚇得連拄杖都從手裡掉落,茫茫然 不知所措。日後河東獅吼便成為兇婆娘的代名詞。

(二)河東獅吼遊戲規則

1、甲乙兩人輪流佔領樹林區域,每次都必須佔領一塊完整的長方形(包含正方 形)樹林區域。

2、雙方每次所佔領的樹林區域,不能有重疊或包含獅子所在方格的情形發生。

3、當一方沒樹林可佔領時算輸,即佔領最後一塊樹林區域者贏。

(三)河東獅吼遊戲致勝關鍵

河東獅吼遊戲共分為四種難易程度,有簡易版、進階版、困難版及超難版。

遊戲剛開始時,玩家所執行的是簡易版。河東獅吼遊戲最主要利用到的數學原理 是國中二年級所學到的線對稱圖形,不管先玩或後玩的玩家,只要任何一方能取 得絕對對稱狀態,接下來只要依照對方點選的位置,利用對角線為對稱軸,找出 相對應的位置來點選,按照此規則即可獲得最終的勝利。以下針對簡易版,說明 此遊戲的致勝關鍵:

河東獅吼遊戲簡易版對於先玩者,有必勝的策略。

先玩者可以一次選擇一個5×5的正方形區域,剩下的樹林會落在獅子的左側 以及下方,如下圖所示。剩下的區域是一個以通過獅子之對角線為對稱軸的線對 稱圖形,此時,後玩者不管點選任何一個區域,先玩者只要根據對稱軸找到相對 應的區域來點選,如此重複操作,即可獲得勝利。至於其他各版本遊戲,只要秉 持線對稱圖形的原則,亦很容易獲得勝利的!

二、鋸木板遊戲

(一)鋸木板遊戲簡介

與幾何相關的遊戲不外乎是在紙上做描點、畫線或移動的操作。比較有趣的 幾何遊戲應該是將這些幾何操作融入日常生活的實例裏,也就是說,找一個常見 的生活實例來闡釋我們所設計的幾何遊戲。這樣除了可以增添樂趣外,也可以將 遊戲變得更生活化。鋸木板的遊戲就是這樣的一道實例。

幾何圖形的分割與拼湊是益智遊戲與數學趣題上常見的題目,它的目的是要 訓練學生對圖形的操作、理解與洞察能力。在第三屆兩岸四地華羅庚金杯少年數 學菁英邀請賽,其菁英賽遊戲競賽題卷中,一共出了三道數學遊戲題,其中的一

題就是跟幾何圖形的分割有關。這道幾何題就是要在底下6×6的田地上作分割,

分割之後的四塊圖案要完全相同,且要各包含一種水果:

鋸木板遊戲也近似於上述幾何圖形的分割,不過最大的不同是採用競賽的方 式,遊戲設計讓玩家任意切割一塊n×n的木板(其中有n 個2 1× 的方格,由n-11 條橫線與n-1條直線所構成),每次只能切割一個線段,且切割時必須符合方向 性,若最後將木板切割成分離的兩塊者,即為輸家。

(二)鋸木板遊戲規則

1、甲先開始,從木板邊緣沿粗黑虛線,每次鋸一個單位的長度。

2、乙接續甲的最後位置,再鋸一個單位的長度(鋸過的線段不能再鋸)。

3、把木板鋸成兩塊的人就輸了。

(三)鋸木板遊戲致勝關鍵

鋸木板遊戲雖然是以點選線段的方式來執行遊戲,但實際上遊戲與方格中的 點具有密不可分的關係,這是因為每次點選線段後,鋸木板的人偶就會跑到方格 點的位置,且經由點的位置再來決定下一階段可以點選的線段。因此,我們在這 裡將方格內部的點稱為“內點"。

遊戲每次都需要鋸掉一個單位長度的木頭,而且只有橫與豎兩種選擇,所以 我們先將n×n木板的內點倆倆作配對的動作,如此的目的為:當對手選擇了一 個內點時,我們就有另外一個內點可以與之對應。以下就以5×5及6×6的遊戲面 板做配對範例:

A

5×5 6×6 1、當 n 為奇數,後玩者會贏

當 n 為奇數時,(n−1)即為偶數,而內點的個數為(n−1)2個,也就是有偶數 個,此時,內點恰好可以完全兩兩配對。依照推論,剛開始先玩者會點選木板邊 緣的線段,也就是會先選擇一個“內點",而後玩者只要根據自己心目中的內點

配對方式,點選與先玩者對應搭配的內點,如此重複操作,後玩者必定會點選最 後一個內點。最後,先玩者就不得不點選木板邊緣的線段,將木板切成兩塊。所 以當 n 為奇數時,要讓對手先玩,則我方必然獲勝。

2、當 n 為偶數,先玩的會贏

當 n 為偶數時,(n−1)即為奇數,而內點的個數為(n−1)2個,也就是有奇數 個,此時,內點兩兩配對之後會有一個內點多出來。依照推論,剛開始先玩者會 點選木板邊緣的線段,也就是會先選擇一個“內點",這個內點可以當作上述範 例的孤立點 A。而後玩者就會剩下偶數個“內點"可以點選,情況就如同(1)

所討論的情形,最後,先玩者會必定會點選最後一個“內點",而後玩者就不得 不點選木板邊緣的線段,將木板切成兩塊。所以當 n 為偶數時,要先玩才會獲得 勝利。

第四章 數位化數學遊戲的程式碼說明

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