(37,9,2) block plan

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The (37,9,2) block plan is a special symmetrical block plan . In order to be able to construct it, this combinatorial problem had to be solved: an empty 37 × 37 matrix was filled with ones in such a way that each row of the matrix contains exactly 9 ones and any two rows have exactly 2 ones in the same column (not more and not less). That sounds relatively simple, but it is not trivial to solve. There are only certain combinations of parameters (like here v = 37, k = 9, λ = 2) for which such a construction is feasible. The smallest of these (v, k, λ) are listed in this overview .

designation

This symmetrical 2- (37,9,2) block plan is called a 7th order biplane .

properties

This symmetrical block diagram has the parameters v = 37, k = 9, λ = 2 and thus the following properties:

  • It consists of 37 blocks and 37 points.
  • Each block contains exactly 9 points.
  • Every 2 blocks intersect in exactly 2 points.
  • Each point lies on exactly 9 blocks.
  • Every 2 points are connected by exactly 2 blocks.

Existence and characterization

There are exactly four non-isomorphic 2- (37,9,2) block plans. These solutions are:

List of blocks

All the blocks of this block plan are listed here; See this illustration to understand this list

  • Solution 1
  1   2   3   4   5   6   7   8   9
  1   2  10  11  12  13  14  15  16
  1   3  10  17  18  19  20  21  22
  1   4  11  17  23  24  25  26  27
  1   5  12  18  23  28  29  30  31
  1   6  13  19  24  28  32  33  34
  1   7  14  20  25  29  32  35  36
  1   8  15  21  26  30  33  35  37
  1   9  16  22  27  31  34  36  37
  2   3  14  20  23  27  28  33  37
  2   4  12  19  22  24  29  35  37
  2   5  13  21  22  25  26  28  36
  2   6  16  17  21  23  31  32  35
  2   7  11  19  20  26  30  31  34
  2   8  10  18  24  27  30  32  36
  2   9  15  17  18  25  29  33  34
  3   4  10  16  25  28  30  34  35
  3   5  15  16  19  26  27  29  32
  3   6  11  13  17  29  30  36  37
  3   7  12  15  21  23  24  34  36
  3   8  11  12  22  25  31  32  33
  3   9  13  14  18  24  26  31  35
  4   5  11  14  18  21  32  34  37
  4   6  12  16  18  20  26  33  36
  4   7  10  13  21  27  29  31  33
  4   8  14  15  17  19  28  31  36
  4   9  13  15  20  22  23  30  32
  5   6  10  15  20  24  25  31  37
  5   7  14  16  17  22  24  30  33
  5   8  12  13  17  20  27  34  35
  5   9  10  11  19  23  33  35  36
  6   7  11  15  18  22  27  28  35
  6   8  10  14  22  23  26  29  34
  6   9  12  14  19  21  25  27  30
  7   8  13  16  18  19  23  25  37
  7   9  10  12  17  26  28  32  37
  8   9  11  16  20  21  24  28  29
  • Solution 2
  1   2   3   4   5   6   7   8  37
  1   9  10  11  12  13  14  15  37
  2   9  16  17  18  19  20  21  37
  3  10  16  22  23  24  25  26  37
  4  11  17  22  27  28  29  30  37
  5  12  18  23  27  31  32  33  37
  6  13  19  24  28  32  34  35  37
  7  14  20  25  29  31  34  36  37
  8  15  21  26  30  33  35  36  37
  1   2   9  22  23  27  34  35  36
  1   3  11  16  20  28  31  33  35
  1   4  12  17  21  24  26  31  34
  1   5  10  18  19  26  28  29  36
  1   6  15  16  21  25  27  29  32
  1   7  13  17  19  23  25  30  33
  1   8  14  18  20  22  24  30  32
  2   3  12  15  18  25  28  30  34
  2   4  10  13  16  30  31  32  36
  2   5  11  14  17  25  26  32  35
  2   6  12  13  20  22  26  29  33
  2   7  10  14  21  24  27  28  33
  2   8  11  15  19  23  24  29  31
  3   4  13  14  18  21  23  29  35
  3   5  13  15  17  20  24  27  36
  3   6   9  14  19  26  27  30  31
  3   7  11  12  19  21  22  32  36
  3   8   9  10  17  29  32  33  34
  4   5  14  15  16  19  22  33  34
  4   6   9  11  18  24  25  33  36
  4   7   9  15  20  23  26  28  32
  4   8  10  12  19  20  25  27  35
  5   6  10  11  20  21  23  30  34
  5   7   9  12  16  24  29  30  35
  5   8   9  13  21  22  25  28  31
  6   7  10  15  17  18  22  31  35
  6   8  12  14  16  17  23  28  36
  7   8  11  13  16  18  26  27  34
  • Solution 3
  1   2   3   4   5   6   7   8  37
  1   9  10  11  12  13  14  15  37
  2   9  16  17  18  19  20  21  37
  3  10  16  22  23  24  25  26  37
  4  11  17  22  27  28  29  30  37
  5  12  18  23  27  31  32  33  37
  6  13  19  24  28  31  34  35  37
  7  14  20  25  29  32  34  36  37
  8  15  21  26  30  33  35  36  37
  1   2   9  22  23  27  34  35  36
  1   3  10  17  19  28  32  33  36
  1   4  11  18  20  24  26  32  35
  1   5  12  16  21  26  28  29  34
  1   6  13  16  20  25  27  30  33
  1   7  14  17  21  23  24  30  31
  1   8  15  18  19  22  25  29  31
  2   3  11  14  16  29  31  33  35
  2   4  12  15  17  24  25  33  34
  2   5  10  13  18  24  29  30  36
  2   6  12  14  19  22  26  30  32
  2   7  10  15  20  26  27  28  31
  2   8  11  13  21  23  25  28  32
  3   4  12  13  20  21  22  31  36
  3   5  11  15  19  20  23  30  34
  3   6   9  15  21  24  27  29  32
  3   7   9  12  18  25  28  30  35
  3   8  13  14  17  18  26  27  34
  4   5  10  14  19  21  25  27  35
  4   6  14  15  16  18  23  28  36
  4   7   9  13  19  23  26  29  33
  4   8   9  10  16  30  31  32  34
  5   6   9  11  17  25  26  31  36
  5   7  13  15  16  17  22  32  35
  5   8   9  14  20  22  24  28  33
  6   7  10  11  18  21  22  33  34
  6   8  10  12  17  20  23  29  35
  7   8  11  12  16  19  24  27  36
  • Solution 4
  1   2  10  11  12  13  14  15  16
  1   3  10  17  18  19  20  21  22
  1   4  11  17  23  24  25  26  27
  1   5  12  18  23  28  29  30  31
  1   6  13  19  24  28  32  33  34
  1   7  14  20  25  29  32  35  36
  1   8  15  21  26  30  33  35  37
  1   9  16  22  27  31  34  36  37
  2   3  10  25  26  30  31  32  34
  2   4  11  19  21  28  31  35  36
  2   5  12  17  22  24  32  35  37
  2   6  13  18  20  23  26  36  37
  2   7  14  19  22  23  27  30  33
  2   8  15  17  20  27  28  29  34
  2   9  16  18  21  24  25  29  33
  3   4  13  14  17  29  31  33  37
  3   5  11  15  18  27  32  33  36
  3   6  12  16  19  26  27  29  35
  3   7  11  16  20  24  28  30  37
  3   8  12  14  21  23  24  34  36
  3   9  13  15  22  23  25  28  35
  4   5  10  16  20  23  33  34  35
  4   6  10  15  22  24  29  30  36
  4   7  12  15  18  19  25  34  37
  4   8  14  16  18  22  26  28  32
  4   9  12  13  20  21  27  30  32
  5   6  10  14  21  25  27  28  37
  5   7  11  13  21  22  26  29  34
  5   8  13  16  17  19  25  30  36
  5   9  14  15  19  20  24  26  31
  6   7  15  16  17  21  23  31  32
  6   8  11  12  20  22  25  31  33
  6   9  11  14  17  18  30  34  35
  7   8  10  13  18  24  27  31  35
  7   9  10  12  17  26  28  33  36
  8   9  10  11  19  23  29  32  37
  1   2   3   4   5   6   7   8   9

Incidence matrix

This is a representation of the incidence matrix of this block diagram; see this illustration to understand this matrix

  • Solution 1
O O O O O O O O O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
O O . . . . . . . O O O O O O O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
O . O . . . . . . O . . . . . . O O O O O O . . . . . . . . . . . . . . .
O . . O . . . . . . O . . . . . O . . . . . O O O O O . . . . . . . . . .
O . . . O . . . . . . O . . . . . O . . . . O . . . . O O O O . . . . . .
O . . . . O . . . . . . O . . . . . O . . . . O . . . O . . . O O O . . .
O . . . . . O . . . . . . O . . . . . O . . . . O . . . O . . O . . O O .
O . . . . . . O . . . . . . O . . . . . O . . . . O . . . O . . O . O . O
O . . . . . . . O . . . . . . O . . . . . O . . . . O . . . O . . O . O O
. O O . . . . . . . . . . O . . . . . O . . O . . . O O . . . . O . . . O
. O . O . . . . . . . O . . . . . . O . . O . O . . . . O . . . . . O . O
. O . . O . . . . . . . O . . . . . . . O O . . O O . O . . . . . . . O .
. O . . . O . . . . . . . . . O O . . . O . O . . . . . . . O O . . O . .
. O . . . . O . . . O . . . . . . . O O . . . . . O . . . O O . . O . . .
. O . . . . . O . O . . . . . . . O . . . . . O . . O . . O . O . . . O .
. O . . . . . . O . . . . . O . O O . . . . . . O . . . O . . . O O . . .
. . O O . . . . . O . . . . . O . . . . . . . . O . . O . O . . . O O . .
. . O . O . . . . . . . . . O O . . O . . . . . . O O . O . . O . . . . .
. . O . . O . . . . O . O . . . O . . . . . . . . . . . O O . . . . . O O
. . O . . . O . . . . O . . O . . . . . O . O O . . . . . . . . . O . O .
. . O . . . . O . . O O . . . . . . . . . O . . O . . . . . O O O . . . .
. . O . . . . . O . . . O O . . . O . . . . . O . O . . . . O . . . O . .
. . . O O . . . . . O . . O . . . O . . O . . . . . . . . . . O . O . . O
. . . O . O . . . . . O . . . O . O . O . . . . . O . . . . . . O . . O .
. . . O . . O . . O . . O . . . . . . . O . . . . . O . O . O . O . . . .
. . . O . . . O . . . . . O O . O . O . . . . . . . . O . . O . . . . O .
. . . O . . . . O . . . O . O . . . . O . O O . . . . . . O . O . . . . .
. . . . O O . . . O . . . . O . . . . O . . . O O . . . . . O . . . . . O
. . . . O . O . . . . . . O . O O . . . . O . O . . . . . O . . O . . . .
. . . . O . . O . . . O O . . . O . . O . . . . . . O . . . . . . O O . .
. . . . O . . . O O O . . . . . . . O . . . O . . . . . . . . . O . O O .
. . . . . O O . . . O . . . O . . O . . . O . . . . O O . . . . . . O . .
. . . . . O . O . O . . . O . . . . . . . O O . . O . . O . . . . O . . .
. . . . . O . . O . . O . O . . . . O . O . . . O . O . . O . . . . . . .
. . . . . . O O . . . . O . . O . O O . . . O . O . . . . . . . . . . . O
. . . . . . O . O O . O . . . . O . . . . . . . . O . O . . . O . . . . O
. . . . . . . O O . O . . . . O . . . O O . . O . . . O O . . . . . . . .
  • Solution 2
O O O O O O O O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . O
O . . . . . . . O O O O O O O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . O
. O . . . . . . O . . . . . . O O O O O O . . . . . . . . . . . . . . . O
. . O . . . . . . O . . . . . O . . . . . O O O O O . . . . . . . . . . O
. . . O . . . . . . O . . . . . O . . . . O . . . . O O O O . . . . . . O
. . . . O . . . . . . O . . . . . O . . . . O . . . O . . . O O O . . . O
. . . . . O . . . . . . O . . . . . O . . . . O . . . O . . . O . O O . O
. . . . . . O . . . . . . O . . . . . O . . . . O . . . O . O . . O . O O
. . . . . . . O . . . . . . O . . . . . O . . . . O . . . O . . O . O O O
O O . . . . . . O . . . . . . . . . . . . O O . . . O . . . . . . O O O .
O . O . . . . . . . O . . . . O . . . O . . . . . . . O . . O . O . O . .
O . . O . . . . . . . O . . . . O . . . O . . O . O . . . . O . . O . . .
O . . . O . . . . O . . . . . . . O O . . . . . . O . O O . . . . . . O .
O . . . . O . . . . . . . . O O . . . . O . . . O . O . O . . O . . . . .
O . . . . . O . . . . . O . . . O . O . . . O . O . . . . O . . O . . . .
O . . . . . . O . . . . . O . . . O . O . O . O . . . . . O . O . . . . .
. O O . . . . . . . . O . . O . . O . . . . . . O . . O . O . . . O . . .
. O . O . . . . . O . . O . . O . . . . . . . . . . . . . O O O . . . O .
. O . . O . . . . . O . . O . . O . . . . . . . O O . . . . . O . . O . .
. O . . . O . . . . . O O . . . . . . O . O . . . O . . O . . . O . . . .
. O . . . . O . . O . . . O . . . . . . O . . O . . O O . . . . O . . . .
. O . . . . . O . . O . . . O . . . O . . . O O . . . . O . O . . . . . .
. . O O . . . . . . . . O O . . . O . . O . O . . . . . O . . . . . O . .
. . O . O . . . . . . . O . O . O . . O . . . O . . O . . . . . . . . O .
. . O . . O . . O . . . . O . . . . O . . . . . . O O . . O O . . . . . .
. . O . . . O . . . O O . . . . . . O . O O . . . . . . . . . O . . . O .
. . O . . . . O O O . . . . . . O . . . . . . . . . . . O . . O O O . . .
. . . O O . . . . . . . . O O O . . O . . O . . . . . . . . . . O O . . .
. . . O . O . . O . O . . . . . . O . . . . . O O . . . . . . . O . . O .
. . . O . . O . O . . . . . O . . . . O . . O . . O . O . . . O . . . . .
. . . O . . . O . O . O . . . . . . O O . . . . O . O . . . . . . . O . .
. . . . O O . . . O O . . . . . . . . O O . O . . . . . . O . . . O . . .
. . . . O . O . O . . O . . . O . . . . . . . O . . . . O O . . . . O . .
. . . . O . . O O . . . O . . . . . . . O O . . O . . O . . O . . . . . .
. . . . . O O . . O . . . . O . O O . . . O . . . . . . . . O . . . O . .
. . . . . O . O . . . O . O . O O . . . . . O . . . . O . . . . . . . O .
. . . . . . O O . . O . O . . O . O . . . . . . . O O . . . . . . O . . .
  • Solution 3
O O O O O O O O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . O
O . . . . . . . O O O O O O O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . O
. O . . . . . . O . . . . . . O O O O O O . . . . . . . . . . . . . . . O
. . O . . . . . . O . . . . . O . . . . . O O O O O . . . . . . . . . . O
. . . O . . . . . . O . . . . . O . . . . O . . . . O O O O . . . . . . O
. . . . O . . . . . . O . . . . . O . . . . O . . . O . . . O O O . . . O
. . . . . O . . . . . . O . . . . . O . . . . O . . . O . . O . . O O . O
. . . . . . O . . . . . . O . . . . . O . . . . O . . . O . . O . O . O O
. . . . . . . O . . . . . . O . . . . . O . . . . O . . . O . . O . O O O
O O . . . . . . O . . . . . . . . . . . . O O . . . O . . . . . . O O O .
O . O . . . . . . O . . . . . . O . O . . . . . . . . O . . . O O . . O .
O . . O . . . . . . O . . . . . . O . O . . . O . O . . . . . O . . O . .
O . . . O . . . . . . O . . . O . . . . O . . . . O . O O . . . . O . . .
O . . . . O . . . . . . O . . O . . . O . . . . O . O . . O . . O . . . .
O . . . . . O . . . . . . O . . O . . . O . O O . . . . . O O . . . . . .
O . . . . . . O . . . . . . O . . O O . . O . . O . . . O . O . . . . . .
. O O . . . . . . . O . . O . O . . . . . . . . . . . . O . O . O . O . .
. O . O . . . . . . . O . . O . O . . . . . . O O . . . . . . . O O . . .
. O . . O . . . . O . . O . . . . O . . . . . O . . . . O O . . . . . O .
. O . . . O . . . . . O . O . . . . O . . O . . . O . . . O . O . . . . .
. O . . . . O . . O . . . . O . . . . O . . . . . O O O . . O . . . . . .
. O . . . . . O . . O . O . . . . . . . O . O . O . . O . . . O . . . . .
. . O O . . . . . . . O O . . . . . . O O O . . . . . . . . O . . . . O .
. . O . O . . . . . O . . . O . . . O O . . O . . . . . . O . . . O . . .
. . O . . O . . O . . . . . O . . . . . O . . O . . O . O . . O . . . . .
. . O . . . O . O . . O . . . . . O . . . . . . O . . O . O . . . . O . .
. . O . . . . O . . . . O O . . O O . . . . . . . O O . . . . . . O . . .
. . . O O . . . . O . . . O . . . . O . O . . . O . O . . . . . . . O . .
. . . O . O . . . . . . . O O O . O . . . . O . . . . O . . . . . . . O .
. . . O . . O . O . . . O . . . . . O . . . O . . O . . O . . . O . . . .
. . . O . . . O O O . . . . . O . . . . . . . . . . . . . O O O . O . . .
. . . . O O . . O . O . . . . . O . . . . . . . O O . . . . O . . . . O .
. . . . O . O . . . . . O . O O O . . . . O . . . . . . . . . O . . O . .
. . . . O . . O O . . . . O . . . . . O . O . O . . . O . . . . O . . . .
. . . . . O O . . O O . . . . . . O . . O O . . . . . . . . . . O O . . .
. . . . . O . O . O . O . . . . O . . O . . O . . . . . O . . . . . O . .
. . . . . . O O . . O O . . . O . . O . . . . O . . O . . . . . . . . O .
  • Solution 4
O O . . . . . . . O O O O O O O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
O . O . . . . . . O . . . . . . O O O O O O . . . . . . . . . . . . . . .
O . . O . . . . . . O . . . . . O . . . . . O O O O O . . . . . . . . . .
O . . . O . . . . . . O . . . . . O . . . . O . . . . O O O O . . . . . .
O . . . . O . . . . . . O . . . . . O . . . . O . . . O . . . O O O . . .
O . . . . . O . . . . . . O . . . . . O . . . . O . . . O . . O . . O O .
O . . . . . . O . . . . . . O . . . . . O . . . . O . . . O . . O . O . O
O . . . . . . . O . . . . . . O . . . . . O . . . . O . . . O . . O . O O
. O O . . . . . . O . . . . . . . . . . . . . . O O . . . O O O . O . . .
. O . O . . . . . . O . . . . . . . O . O . . . . . . O . . O . . . O O .
. O . . O . . . . . . O . . . . O . . . . O . O . . . . . . . O . . O . O
. O . . . O . . . . . . O . . . . O . O . . O . . O . . . . . . . . . O O
. O . . . . O . . . . . . O . . . . O . . O O . . . O . . O . . O . . . .
. O . . . . . O . . . . . . O . O . . O . . . . . . O O O . . . . O . . .
. O . . . . . . O . . . . . . O . O . . O . . O O . . . O . . . O . . . .
. . O O . . . . . . . . O O . . O . . . . . . . . . . . O . O . O . . . O
. . O . O . . . . . O . . . O . . O . . . . . . . . O . . . . O O . . O .
. . O . . O . . . . . O . . . O . . O . . . . . . O O . O . . . . . O . .
. . O . . . O . . . O . . . . O . . . O . . . O . . . O . O . . . . . . O
. . O . . . . O . . . O . O . . . . . . O . O O . . . . . . . . . O . O .
. . O . . . . . O . . . O . O . . . . . . O O . O . . O . . . . . . O . .
. . . O O . . . . O . . . . . O . . . O . . O . . . . . . . . . O O O . .
. . . O . O . . . O . . . . O . . . . . . O . O . . . . O O . . . . . O .
. . . O . . O . . . . O . . O . . O O . . . . . O . . . . . . . . O . . O
. . . O . . . O . . . . . O . O . O . . . O . . . O . O . . . O . . . . .
. . . O . . . . O . . O O . . . . . . O O . . . . . O . . O . O . . . . .
. . . . O O . . . O . . . O . . . . . . O . . . O . O O . . . . . . . . O
. . . . O . O . . . O . O . . . . . . . O O . . . O . . O . . . . O . . .
. . . . O . . O . . . . O . . O O . O . . . . . O . . . . O . . . . . O .
. . . . O . . . O . . . . O O . . . O O . . . O . O . . . . O . . . . . .
. . . . . O O . . . . . . . O O O . . . O . O . . . . . . . O O . . . . .
. . . . . O . O . . O O . . . . . . . O . O . . O . . . . . O . O . . . .
. . . . . O . . O . O . . O . . O O . . . . . . . . . . . O . . . O O . .
. . . . . . O O . O . . O . . . . O . . . . . O . . O . . . O . . . O . .
. . . . . . O . O O . O . . . . O . . . . . . . . O . O . . . . O . . O .
. . . . . . . O O O O . . . . . . . O . . . O . . . . . O . . O . . . . O
O O O O O O O O O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Cyclical representation

There is a cyclical representation ( Singer cycle ) for solution 1 of this block diagram, it is isomorphic to the above list of blocks. Starting from the block shown, the remaining blocks of the block plan are obtained by cyclic permutation of the points it contains.

  • Solution 1
  1   2   4   8  18  25  26  30  36

oval

An oval of the block plan is a set of its points, no three of which are on a block. Here is an example of a maximum order oval for each solution to this block diagram:

  • Solution 1
  1   2  17  28
  • Solution 2
  1   3  13  26  32
  • Solution 3
  1  16  31  36  37
  • Solution 4
  1  10  27  29  33

literature

Individual evidence

  1. Chester J. Salwach, Joseph A. Mezzaroba: The four biplanes with κ = 9. In: Journal of Combinatorial Theory, Series A. Vol. 24, No. 2, 1978, pp. 141-145, doi : 10.1016 / 0097 -3165 (78) 90002-X .
  2. ^ Rudolf Mathon, Alexander Rosa : 2- (ν, κ, λ) Designs of Small Order. In: Charles J. Colbourn , Jeffrey H. Dinitz (Eds.): Handbook of Combinatorial Designs. 2nd edition. Chapman and Hall / CRC, Boca Raton FL et al. 2007, ISBN 978-1-4200-1054-1 , pp. 25-57.