All about flooble | fun stuff | Get a free chatterbox | Free JavaScript | Avatars    
perplexus dot info

Home > Numbers
Quad-Ominoes (Posted on 2021-10-20) Difficulty: 3 of 5
A Quad-Omino (not to be confused with a tetromino) is a square-shaped tile with numbers in each corner. Like the game of dominoes, the object is to place them next to each other so their numbers match.

The standard set I own with numbers 0 to 5 has 125 tiles. Does the set really contain every possible tile?

Find a formula for the total number of different tetrominoes in a set numbered from 0 to n.

No Solution Yet Submitted by Jer    
Rating: 4.0000 (1 votes)

Comments: ( Back to comment list | You must be logged in to post comments.)
Solution solution | Comment 2 of 6 |
Quad-Ominoes with only one number repeated four times:  n+1

Quad-Ominoes with two different numbers:

Split one and three: (n+1)*n

Split two and two with like numbers adjacent: (n+1)*n/2

Split two and two with like numbers diagonally opposite: (n+1)*n/2

Quad-Ominoes with three different numbers:

  With the two like numbers adjacent:
     (n+1)*n*(n-1) if order (orientation) counts
     (n+1)*n*(n-1)/2 if order (orientation) does not count
     
  With the two like numbers non-adjacent:   
     (n+1)*n*(n-1)/2
     
Quad-Ominoes with four different numbers:
 
     C(n+1,4)*3! if orientation counts
     C(n+1,4)*3 if orientation does not count
     
     (in this case orientation is not the same as order.)
     
     
If orientation counts, that's 
    
    (n+1)*(2*n+1) + (n+1)*n*(n-1)*3/2 + C(n+1,4)*3!
    
If orientation doesn't count, it's
  
    (n+1)*(2*n+1) + (n+1)*n*(n-1) + C(n+1,4)*3
     
For n=5, the former is 336 and the latter is 231.

The respective OEIS numbers are

A006528  (n^4 + n^2 + 2*n)/4
Number of ways to color vertices of a square using <= n colors, allowing only rotations.

A002817  n*(n+1)*(n^2+n+2)/8
Number of inequivalent ways to color vertices of a square using <= n colors, allowing rotations and reflections.

where in each case the n is one more than the n used in the current problem, as the current n is the range 0 to n, while the OEIS n is the count ot this range, which also counts the zero.


Here are the 231 disregarding orientation:

     0     0     0     0
     1     1     1     1
     2     2     2     2
     3     3     3     3
     4     4     4     4
     5     5     5     5
     0     1     1     1
     0     2     2     2
     0     3     3     3
     0     4     4     4
     0     5     5     5
     1     0     0     0
     1     2     2     2
     1     3     3     3
     1     4     4     4
     1     5     5     5
     2     0     0     0
     2     1     1     1
     2     3     3     3
     2     4     4     4
     2     5     5     5
     3     0     0     0
     3     1     1     1
     3     2     2     2
     3     4     4     4
     3     5     5     5
     4     0     0     0
     4     1     1     1
     4     2     2     2
     4     3     3     3
     4     5     5     5
     5     0     0     0
     5     1     1     1
     5     2     2     2
     5     3     3     3
     5     4     4     4
     0     0     1     1
     0     1     0     1
     0     0     2     2
     0     2     0     2
     0     0     3     3
     0     3     0     3
     0     0     4     4
     0     4     0     4
     0     0     5     5
     0     5     0     5
     1     1     2     2
     1     2     1     2
     1     1     3     3
     1     3     1     3
     1     1     4     4
     1     4     1     4
     1     1     5     5
     1     5     1     5
     2     2     3     3
     2     3     2     3
     2     2     4     4
     2     4     2     4
     2     2     5     5
     2     5     2     5
     3     3     4     4
     3     4     3     4
     3     3     5     5
     3     5     3     5
     4     4     5     5
     4     5     4     5
     0     0     1     2
     0     1     0     2
     0     0     1     3
     0     1     0     3
     0     0     1     4
     0     1     0     4
     0     0     1     5
     0     1     0     5
     0     0     2     3
     0     2     0     3
     0     0     2     4
     0     2     0     4
     0     0     2     5
     0     2     0     5
     0     0     3     4
     0     3     0     4
     0     0     3     5
     0     3     0     5
     0     0     4     5
     0     4     0     5
     1     1     0     2
     1     0     1     2
     1     1     0     3
     1     0     1     3
     1     1     0     4
     1     0     1     4
     1     1     0     5
     1     0     1     5
     1     1     2     3
     1     2     1     3
     1     1     2     4
     1     2     1     4
     1     1     2     5
     1     2     1     5
     1     1     3     4
     1     3     1     4
     1     1     3     5
     1     3     1     5
     1     1     4     5
     1     4     1     5
     2     2     0     1
     2     0     2     1
     2     2     0     3
     2     0     2     3
     2     2     0     4
     2     0     2     4
     2     2     0     5
     2     0     2     5
     2     2     1     3
     2     1     2     3
     2     2     1     4
     2     1     2     4
     2     2     1     5
     2     1     2     5
     2     2     3     4
     2     3     2     4
     2     2     3     5
     2     3     2     5
     2     2     4     5
     2     4     2     5
     3     3     0     1
     3     0     3     1
     3     3     0     2
     3     0     3     2
     3     3     0     4
     3     0     3     4
     3     3     0     5
     3     0     3     5
     3     3     1     2
     3     1     3     2
     3     3     1     4
     3     1     3     4
     3     3     1     5
     3     1     3     5
     3     3     2     4
     3     2     3     4
     3     3     2     5
     3     2     3     5
     3     3     4     5
     3     4     3     5
     4     4     0     1
     4     0     4     1
     4     4     0     2
     4     0     4     2
     4     4     0     3
     4     0     4     3
     4     4     0     5
     4     0     4     5
     4     4     1     2
     4     1     4     2
     4     4     1     3
     4     1     4     3
     4     4     1     5
     4     1     4     5
     4     4     2     3
     4     2     4     3
     4     4     2     5
     4     2     4     5
     4     4     3     5
     4     3     4     5
     5     5     0     1
     5     0     5     1
     5     5     0     2
     5     0     5     2
     5     5     0     3
     5     0     5     3
     5     5     0     4
     5     0     5     4
     5     5     1     2
     5     1     5     2
     5     5     1     3
     5     1     5     3
     5     5     1     4
     5     1     5     4
     5     5     2     3
     5     2     5     3
     5     5     2     4
     5     2     5     4
     5     5     3     4
     5     3     5     4
     0     1     2     3
     0     1     3     2
     0     2     1     3
     0     1     2     4
     0     1     4     2
     0     2     1     4
     0     1     2     5
     0     1     5     2
     0     2     1     5
     0     1     3     4
     0     1     4     3
     0     3     1     4
     0     1     3     5
     0     1     5     3
     0     3     1     5
     0     1     4     5
     0     1     5     4
     0     4     1     5
     0     2     3     4
     0     2     4     3
     0     3     2     4
     0     2     3     5
     0     2     5     3
     0     3     2     5
     0     2     4     5
     0     2     5     4
     0     4     2     5
     0     3     4     5
     0     3     5     4
     0     4     3     5
     1     2     3     4
     1     2     4     3
     1     3     2     4
     1     2     3     5
     1     2     5     3
     1     3     2     5
     1     2     4     5
     1     2     5     4
     1     4     2     5
     1     3     4     5
     1     3     5     4
     1     4     3     5
     2     3     4     5
     2     3     5     4
     2     4     3     5
     
     
The set of 125 is not complete.



There's a website containing a claim that a complete set would have 126 tiles so that only one is missing from a set of 125. The basis of this is:

Tiles with one number only: 6

Tiles with two different numbers:
  1-3 split: 6*5 = 30
  2-2 split: 6*5/2 = 15 (ignores whether like numbers are adjacent or diagonally opposite)
  
Tiles with three different numbers:
  6*5*4/2 = 60  (again ignores whether like numbers are adjacent or diagonally opposite)
  
Tiles with four different numbers:
  C(6,4) = 6*5*4*3/(4!) = 15 
  
  This discounts not only orientation, but also order (adjacency), as 1234 counts the same as 1324 and 1243, where the lowest digit, 1, is bounded by 2 and 4, 3 and 4, or 2 and 3 respectively.
  
Of course the actual set lacks all the variety this methodology lacks, but in addition leaves out one tile that even this methodology includes.  
  
The total is 6+30+15+60+15 = 126, so 125 is still not a "full" set.  
  

  Posted by Charlie on 2021-10-20 11:41:12
Please log in:
Login:
Password:
Remember me:
Sign up! | Forgot password


Search:
Search body:
Forums (0)
Newest Problems
Random Problem
FAQ | About This Site
Site Statistics
New Comments (24)
Unsolved Problems
Top Rated Problems
This month's top
Most Commented On

Chatterbox:
Copyright © 2002 - 2024 by Animus Pactum Consulting. All rights reserved. Privacy Information