Úvod do teorie kombinatorických her

Euklidova hra

Základní postavení: Je dána uspořádaná dvojice (x,y) kladných celých čísel x, y.
Pravidla: Hráč, který je na tahu, může odečíst od většího čísla nenulový celočíselný násobek menšího čísla tak, aby výsledek byl ještě kladný.
Koncová pozice, prohrává: hráč, který je na tahu a nemůže již táhnout. Prohrávající pozice jsou dvojice (d,d), kde d = NSD(x,y). Poslední hráč, který zahrál svůj tah, vyhrál.

Než si hru zahrajeme, uvažme, že se jedná o netrannou kombinatorickou hru dvou hráčům, která skončí po konečně mnoha tazích, ve kterých se hráči pravidelně střídají. Všechny tahy (možnosti) obou hráčů jsou oběma hráčům známy a záleží pouze na tom, který hráč ve hře začíná. Oba hráči hrají optimálně, tj. své tahy porovnávají se Sprague-Grundyho funkcí. Hodnota funkce Sprague-Grundy Euklidovy hry je určena formulí g(x, y) = floor(abs(y/x - x/y)). Následující Cayleyho tabulka ukazuje několik prvních hodnot.

16 15753221110000000
15 14743221110000000
14 13643211100000000
13 12642211100000000
12 11532111000000000
11 10532110000000000
10 9432110000000000
8421100000000011
7321000000001111
6311000000011111
5210000001111122
4210000011112222
3100001112222333
2000111223334445
1001223344556677
0123456789101112131415
12345678910111213141516

Nechť x, y jsou kladná celá čísla taková, že y > x. Potom první hráč má vyhrávající strategii právě tehdy, když zlomek y/x > φ, kde φ je zlatý poměr. Příklad: Mějme pozici (9,33), možné tahy jsou (9,33-9), (9,33-2*9), (9,33-3*9), tj. (9,24), (9,15), (9,6). Pro poslední dva tahy máme oba poměry 15/9=1+2/3 a 9/6=1+1/2 menší než φ. Protože ale pro první tah (9,24) je poměr větší než φ, existuje pro prvního hráče vyhrávající strategie - zahraje právě tento tah. Partii dohrajte! Po kolika tazích Euklidovy hry končí?

Pozice (x,y), y > x, kde y/x < (1+√5)/2 jsou vyhrávající pro druhého hráče.

Euklidova hra byla zavedena autory A. J. Cole, A. J. T. Davie v roce 1969. Euklidova hra se někdy také zobecňuje: pravidla hry jsou stejná až na to, že odebírat lze jen násobky některých pevně stanovených čísel.