Pentaminó

De Wikipedia, la enciclopedia libre

Un pentaminó (Griego πέντε / pente) es una figura geométrica compuesta por cinco cuadrados unidos por sus lados. Existen doce pentaminós diferentes, que se nombran con diferentes letras del abecedario. Los pentaminós obtenidos a partir de otros por simetría axial o por rotación no cuentan como un pentaminó diferente.

Si se cuentan los pentaminós obtenidos mediante simetría axial como pentaminós diferentes tendríamos un total de 18. Los llamados T, V, I, X, U, y W forman pentaminós por simetría axial a los que también se puede llegar por rotación. Esto tiene importancia en algunos juegos de ordenador, tipo Tetris, en los que no se pueden girar las figuras por simetría. Al pentaminó F también se lo conoce como pentaminó R, en referencia al juego de la vida de Conway.

Es interesante señalar las diferentes variaciones que pueden obtenerse:

L, N, Y, P y F pueden orientarse de 8 formas: 4 por rotación, y 4 más por simetría axial.
Z puede orientarse de 4 formas: 2 por rotación, y 2 más por simetría axial.
T, V, U y W pueden orientarse de 4 formas por rotación.
I puede orientarse de 2 formas por rotación.
X sólo puede orientarse de una forma.

Por ejemplo, las 8 combinaciones de Y serían:

[editar] Rompecabezas 2D

Un rompecabezas 2D de pentaminós consiste en rellenar un rectángulo con los 12 pentaminós distintos sin dejar huecos vacíos ni superponiendo cuadrados. Cada uno de los 12 pentaminós ocupa un área de 5 cuadros, por lo que el rectángulo deberá de tener una superficie de 60 cuadrados. Las posibles dimensiones son 6×10, 5×12, 4×15 y 3×20. Un jugador hábil no tarda mucho en encontrar una solución válida. Una tarea más larga sería contar cuantas posibles soluciones existen para cada caso, lo que requiere el uso de algoritmos de búsqueda por computador.

El rectángulo de 6×10 fue resuelto por primera vez por John Fletcher^[1] en 1965. Existen exactamente 2339 soluciones, excluyendo las variaciones obtenidas por rotación o simetría de todo el rectángulo, pero incluyendo las variaciones aplicadas a un subconjunto de pentaminós (a veces esto permite encontrar fácilmente otras soluciones).

El rectángulo de 5×12 tiene 1010 posibles soluciones, el de 4×15, 368 soluciones, y el de 3×20 tiene solamente 2.

Un rompecabezas un tanto más sencillo (más simétrico), es el que consiste en rellenar un rectángulo de 8×8 con un agujero en el centro de 2×2, que fue resuelto por Dana Scott en 1958^[2]. Para esta variación existen 65 soluciones. El algoritmo de Scott fue una de las primeras aplicaciones de ordenador de backtracking o 'vuelta atrás'. Existen variaciones en las que se permite cambiar de posición los cuatros huecos. Muchos de esos modelos se pueden solucionar, excepto aquel en el que se sitúa cada par de huecos cerca de dos esquinas del tablero de forma que ambas esquinas solo puedan ser completadas por un pentaminó tipo P.

Se han escrito algoritmos eficientes para la resolución de estos rompecabezas, como por ejemplo el de Donald Knuth^[3]. Usándolos en hardware moderno, se pueden encontrar soluciones en unos segundos.

[editar] Rompecabezas 3D

Un rompecabezas 3D de pentaminós consiste en rellenar una caja tridimensional con los 12 pentaminós, sin que se superpongan ni queden huecos. Cada uno de los 12 pentaminós estará formado por 5 cubos, que tendrán la misma forma que los de 2 dimensiones, pero con volumen. Evidentemente, la caja deberá de tener un volumen de 60 unidades, y podrá tener unas dimensiones de 2×5×6 o de 3×4×5. A continuación se muetran algunas soluciones posibles:

caja de 2 x 5 x 6

 P P P N N N   P P L L L L  
 Y W N N X U   F F L Z Z U  
 Y W W X X X   V F F Z T U  
 Y Y W W X U   V F Z Z T U  
 Y I I I I I   V V V T T T 

   1ª capa       2ª capa
 


caja de 3 x 4 x 5

 F F V V V   X F F P T   U F U P P   U U U P P  
 X N N N V   X L T T T   X L L L L   I I I I I  
 N N Z Z V   X W W Z T   W W Y Z Z   W Y Y Y Y  

  1ª capa     2ªcapa      3ªcapa      4ªcapa

[editar] Curiosidades

Arthur C. Clarke habla de los pentaminós en su novela 'Regreso a Titán'.
"pentominoes" fue registrado como una marca por Solomon W. Golomb (#1008964 USPTO) el 15 de abril de 1975, aunque no tiene efecto desde 1982.
El Tetris está inspirado en los pentaminós.

[editar] Véase también

[editar] Referencias

↑ John G. Fletcher (1965). "A program to solve the pentomino problem by the recursive use of macros". Communications of the ACM 8, 621–623.
↑ Dana S. Scott (1958). "Programming a combinatorial puzzle". Technical Report No. 1, Department of Electrical Engineering, Princeton University.
↑ Donald E. Knuth. "Dancing links" (Postscript, 1.6 megabytes). Includes a summary of Scott's and Fletcher's articles.

[editar] Enlaces externos

[editar] En inglés

Obtenido de "http://es.wikipedia.org../../../p/e/n/Pentamin%C3%B3.html"

Categoría: Rompecabezas