Zählen binärer Matrizen

Problem 626

Eine binäre Matrix ist eine Matrix, deren Einträge vollständig aus 0en und 1en besteht. Betrachten Sie die folgenden Transformationen, die an einer binären Matrix durchgeführt werden können:

  • Zwei beliebige Zeilen vertauschen
  • Zwei beliebige Spalten vertauschen
  • Alle Elemente in einer einzigen Zeile umdrehen (aus 1 wird 0, aus 0 wird 1)
  • Alle Elemente in einer einzigen Spalte umdrehen

Zwei binäre Matrizen $A$ und $B$ werden als äquivalent betrachtet, wenn es eine Folge solcher Transformationen gibt, die bei Anwendung auf $A$ die Matrix $B$ ergibt. Zum Beispiel sind die folgenden beiden Matrizen äquivalent:

$A=\begin{pmatrix} 1 & 0 & 1 \\ 0 & 0 & 1 \\ 0 & 0 & 0 \\ \end{pmatrix} \quad B=\begin{pmatrix} 0 & 0 & 0 \\ 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \\ \end{pmatrix}$

über die Abfolge von zwei Transformationen "Alle Elemente in Spalte 3 umdrehen" gefolgt von "Zeilen 1 und 2 vertauschen".

Definieren Sie $c(n)$ als die maximale Anzahl von $n\times n$ binären Matrizen, die so gefunden werden können, dass keine zwei äquivalent sind. Zum Beispiel: $c(3)=3$. Es sei auch angegeben, dass $c(5)=39$ und $c(8)=656108$.

Finden Sie $c(20)$, und geben Sie Ihre Antwort modulo $1\,001\,001\,011$.