Кіріспе
Символдардың әрқайсысы қатар мен бағанда бір рет кездесетін квадраттық массив. Комбинаторика және эксперименттік жобалауда латын квадраты – әрқайсысы әр қатарда және әр бағанда дәл бір рет болатын n түрлі символмен толтырылған n × n массив. 3×3 латын квадратының мысалы: A B C C A B B C A. "Латын квадраты" атауы Леонхард Эйлердің (1707–1783) математикалық еңбектерінен шабыттандырылған, ол символ ретінде латын әріптерін қолданған, бірақ кез келген символдар жиынтығын пайдалануға болады: жоғарыдағы мысалда, A, B, C әріптерінің тізбегін 1, 2, 3 сандарының тізбегімен алмастыруға болады. Эйлер латын квадраттарының жалпы теориясын қалады.
In combinatorics and in experimental design, a Latin square is an n × n array filled with n different symbols, each occurring exactly once in each row and exactly once in each column. An example of a 3×3 Latin square is
A B C C A B B C A
The name "Latin square" was inspired by mathematical papers by Leonhard Euler (1707–1783), who used Latin characters as symbols, but any set of symbols can be used: in the above example, the alphabetic sequence A, B, C can be replaced by the integer sequence 1, 2, 3. Euler began the general theory of Latin squares.
Тарих
Корей математигі Чой Сёк Чжон 1700 жылы Леонард Эйлерден 67 жыл бұрын сиқырлы квадрат құру мақсатында тоғызыншы ретті латын квадраттарының мысалын алғаш рет жариялаған.
Көлденең және көкжиекті сәйкестіктер
Латын квадратындағы көлденең – әр қатарында бір ұяшық, әр бағанында бір ұяшық және әрбір символдан бір ұяшық болатын n ұяшықтың таңдамасы. Латын квадратын толық екі бөлікті график ретінде қарастыруға болады, онда қатарлар бір бөліктің төбелері, бағандар екінші бөліктің төбелері, әрбір ұяшық – (қатары мен бағаны арасындағы) қабырға, ал символдар – түстер. Латын квадраттарының ережелері бұл дұрыс қабырға бояуы екенін көрсетеді. Осы анықтама бойынша латын көлденеңі – әр қабырғасы әртүрлі түспен боялған сәйкестік; мұндай сәйкестік – рауан сәйкестік деп аталады. Сондықтан, латын квадраттары/тіктөртбұрыштар туралы көптеген нәтижелер "рауан сәйкестік" термині аталатын мақалаларда кездеседі, және керісінше. Кейбір латын квадраттарында көлденең жоқ. Мысалы, егер n жұп сан болса, онда i, j ұяшығының мәні (i+j) mod n болатын n x n латын квадратында көлденең болмайды. Міне, екі мысал: 1967 жылы Х.Дж. Райзер n тақ сан болғанда, кез келген n x n латын квадратында көлденең болатынын болжады. 1975 жылы С.К. Штайн мен Бруальди n жұп сан болса, кез келген n x n латын квадратында n-1 өлшемді жартылай көлденең болатынын болжады. Штайннің жалпылама болжамы – n-1 өлшемді көлденең тек латын квадраттарында ғана емес, сонымен қатар әрбір символ дәл n рет қайталануымен n символдан тұратын n x n массивте де болады. Кез келген n x n латын квадратында n - sqrt(n) өлшемді жартылай көлденең бар. Кез келген n x n латын квадратында n - 11 log(n) өлшемді көлденең бар. Кез келген n x n латын квадратында n - O(log n/loglog n) өлшемді жартылай көлденең бар. Кез келген жеткілікті үлкен n x n латын квадратында n-1 өлшемді жартылай көлденең бар. (Басылымға дайындалған материал)
Алгоритмдер
Кіші квадраттар үшін пермутацияларды жасау және латын квадрат қасиетіне сәйкес келіп кететінін тексеру мүмкін. Үлкен квадраттар үшін Джейкобсон мен Мэтьюс алгоритмі n × n латын квадраттарының кеңістігінен біркелкі үлгі алуға мүмкіндік береді.
Статистика және математика
Эксперименттерді жобалауда латын квадраттары екі блоктаушы факторлар үшін қатар-баған жобаларының ерекше түрі болып табылады. Алгебрада латын квадраттары топтардың обобщениелерімен байланысты; атап айтқанда, латын квадраттары квазитоптардың көбейту кестелері (Кейли кестелері) ретінде сипатталады. Латын квадрат құрайтын екілік операция латын квадрат қасиетін сақтайды.
Математикалық жұмбақтар
Латын квадратын құру үшін жартылай толтырылған квадратты толықтыруға болатынын анықтау мәселесі NP-толық. Судоку жұмбақтары – латын квадраттарының ерекше жағдайы; кез келген Судоку шешімі – латын квадрат. Судоку стандартты нұсқасында 9 дана 3x3 іргелес кіші квадраттарда 1-ден 9-ға дейінгі сандар болуы керек деген қосымша шектеу қояды. Судоку математикасы туралы да қараңыз. КенКен және Стримко жұмбақтары да латын квадраттарының мысалдары болып табылады.
Үстел ойындары
Латын квадраттары бірнеше үстел ойындарының негізі ретінде қолданылған, әсіресе танымал абстрактілі стратегиялық ойын – Kamisado.
Агрономиялық зерттеулер
Латын квадраттары агрономиялық зерттеулердегі тәжірибелік қателерді азайту мақсатымен эксперименттерді жобалауда пайдаланылады.
Геральдика
Латын квадраты Канада Статистикалық қоғамының елтаңбасында да бейнеленген, оның сипаттамасында нақты көрсетілген. Сонымен қатар, ол Халықаралық биометриялық қоғамның логотипінде де қолданылады.
Жалпылау
Латын тікбұрышы — латын квадратының жалпылама түрі, онда n баған және n мүмкін мән болады, бірақ қатарлар саны n-ден кем болуы мүмкін. Әр мән әр қатар мен бағанда бір реттен артық кездеспейді. Грек-латын квадраты — екі латын квадратының жұбы, оларды бірін-бірінің үстіне қойғанда, символдардың әрбір жұбы бір рет ғана кездеседі. Латын гиперкубы — латын квадратын екі өлшемнен көп өлшемге жалпылау.