@aftermath 不能。
证明:
[0] 准备工作
假设椅子的四个脚处在一个平面内,椅子在平面上的投影是正方形。
假定椅子初始位置在平面上的投影是以(0,0),(0,1),(1,0),(1,1)为顶点的正方形。
对于任意的整数a,b,我们称以(a,b),(a+1,b),(a,b+1),(a+1,b+1)为顶点的正方形为格子<a,b>。
把平面内所有的格子按黑白相间的方式着色,使得椅子初始位置在白格子里。即使得
[0.0.0] 对于任意整数a,b,<a,b>要么是黑格子,要么是白格子。
[0.0.1] 以<0,0>为白格子。
[0.0.2] 对于任意整数a,b和「黑、白」中任意颜色c,如果<a,b>是c格子,那么<a+1,b>、<a,b+1>、<a,b-1>、<a-1,b>不是c格子。
椅子的四种可能旋转角度是 0, pi/2, pi, 3pi/2。
对「移动」的定义遵循题目。
问题可以转化为:是否存在一个连续移动序列M1,M2,...Mk,使得椅子从初始状态经过这一序列变成
[0.g.0] 位置处在<0,1>,<0,-1>,<1,0>,<-1,0>中之一
[0.g.1] 旋转角度为0。
[1] 一次移动前后椅子的位置处在相邻格子中,即
对于任意整数a,b和任意的移动方式M,如果在M之前椅子的位置为<a,b>,那么在M之后椅子的位置在<a+1,b>、<a,b+1>、<a,b-1>、<a-1,b>四者之一。
[1.1] 推论:一次移动前后椅子所处格子的着色不同,即
对于「黑、白」中任意颜色c和任意的移动方式M,如果在M之前椅子的所处格子的着色为c,则在M之后椅子所处格子的着色不为c。
[1.2] 推论:奇数次移动前后椅子所处格子的着色不同,偶数次移动前后椅子所处格子的着色相同。
[2] 一次移动前后椅子的旋转角度相差(2n+1)pi/2,即
对于任意可能的旋转角度d和任意移动方式M,如果在M之前椅子的旋转角度为d,那么存在整数n,使得在M之后椅子的旋转角度为d + (2n+1)pi/2。
[2.1] 推论:奇数次移动前后椅子的旋转角度相差(2n+1)pi/2,偶数次移动前后椅子的旋转角度相差n pi,即
对于任意可能的旋转角度d和任意连续的移动方式序列M1,M2,...Mk,如果在M1,M2,...Mk之前椅子的旋转角度为d,那么存在整数v,使得(v-d)能被2整除,并且在M1,M2,...,Mk之后椅子的旋转角度为d + v pi/2。
[3]
用反证法。假设存在一个连续移动序列M1,M2,...Mk满足题目要求,那么
[3.1] 由[1.2]知道:因为<0,1>,<0,-1>,<1,0>,<-1,0>都着黑色,所以移动次数k必须是奇数。
[3.2] 由[2.1]知道:因为初始和最终椅子的旋转角度为0,所以移动次数k必须是偶数。
[3.1]跟[3.2]是矛盾的,所以假设不成立,不存在这样的移动序列。
实心方框