Задача 671
Раскрашивание кольца

Определенный тип гибкой плитки имеет три возможных размера - 1×1, 1×2 и 1×3, и $k$ возможных цветов. В доступе имеется неограниченное количество плиток каждого сочетания размера и цвета.

Эти плитки используются, чтобы выложить кольцо шириной $2$ и длиной (длиной окружности) $n$, где $n$ - натуральное число, отвечающее следующим условиям:

  • Кольцо должно быть полностью покрыто неперекрывающимися плитками.
  • Нельзя, чтобы углы четырех плиток сходились в одной точке.
  • Соседние плитки должны быть разных цветов.

Например, следующий способ выложить кольцо $2\times 23$ при $k=4$ (синий, зеленый, красный и желтый) является приемлемым:

Приемлемая раскраска,

в то время как следующий способ приемлемым не является, так как он нарушает правило "четыре угла не должны сходиться в одной точке":

Неприемлемая раскраска

Пусть $F_k(n)$ будет количеством способов выложить кольцо $2\times n$ в соответствии с этими правилами, если доступны плитки $k$ цветов (не обязательно использовать все цвета). Если вертикальное или горизонтальное отражение выкладки дает отличную от нее выкладку, такие выкладки следует считать отдельно.

Например, $F_4(3) = 104$, $F_5(7) = 3327300$ и $F_6(101)\equiv 75309980 \pmod{1\,000\,004\,321}$.

Найдите $F_{10}(10\,004\,003\,002\,001) \bmod 1\,000\,004\,321$.

Оригинал
 
© Проект Эйлера | Translated problems from ProjectEuler.net