Consider a game played on a simple graph $G = (V,E)$ where each vertex consists of a clickable light. Clicking any vertex $v$ toggles the on/off state of $v$ and its neighbors. One wins the game by finding a sequence of clicks that turns off all the lights. When $G$ is a $5 \times 5$ grid, this game was commercially available from Tiger Electronics as Lights Out. Sutner was one of the first to study these games mathematically. He found that when $d(G) = \text{dim}(\text{ker}(A + I))$ over the field $GF(2)$, where $A$ is the adjacency matrix of $G$, is 0 all initial configurations are solvable. When investigating $n \times n$ grid graphs, Sutner conjectured that $d_{2n+1} = 2d_{n} + \delta_{n}, \delta_{n} \in \{0,2\}, \delta_{2n+1} = \delta_{n}$, where $d_n = d(G)$ for $G$ an $n \times n$ grid graph. We resolve this conjecture in the affirmative. We use results from Sutner that give $d_n$ as the GCD of two polynomials in the ring $\mathbb{Z}_2[x]$. We then apply identities from Hunziker, Machiavelo, and Park that relate the polynomials of $(2n+1) \times (2n+1)$ grids and $n \times n$ grids. Finally, we use a result from Ore about the GCD of two products. Together these results allow us to prove Sutner's conjecture and describe exactly when $\delta_n$ is 0 or 2.
翻译:以简单的图形 $G = (V, E) 玩一个游戏, 每顶端由可点击的灯光组成。 点击任何顶端 $v$ ($+I) 来显示美元及其邻居的运行/ 关闭状态。 一人通过寻找关闭所有灯光的点击序列而赢得游戏。 当$G$是5美元乘5美元时, 这个游戏可以从“ 老虎电子” 中作为“ 灯光外 ” 。 萨特纳是第一个用数学方法来研究这些游戏的人之一。 他发现当美元( G) = text{ {dim} (\ text{} (A + I) 显示任何顶端点 $ ($) 美元, 美元是G$的对齐矩阵, 全部初始配置都是可感应的。 当调查美元为ngetgggggn, Sutner conturn($2n+1美元) 和telta} = 美元( $_n_n_ 美元) 美元对美元, 美元, 美元对数值使用Gn_ ma=n=n=x 美元。 美元, 美元, 当当我们使用n_ dislational 美元时, 美元为n=x 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元对美元对数值使用, 美元, 美元为n=x 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, = 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元=xxx 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元=xx 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元