如何解四阶幻方

没法,组合数学还考幻方构造。这东西不看解法真不会写,虽然没见有啥用,但还是记录下,免得日后再找。按目前填写幻方的方法,是把幻方分成了三类,即奇数阶幻方双偶阶幻方单偶阶幻方。下面按这三类幻方,列出最常用解法(考试用,不求强大,只求有效!)。

奇数阶幻方最经典的填法是罗伯法。填写的方法是:

把1(或最小的数)放在第一行正中; 按以下规律排列剩下的(n×n-1)个数:
1、每一个数放在前一个数的右上一格;
2、如果这个数所要放的格已经超出了顶行那么就把它放在底行,仍然要放在右一列;
3、如果这个数所要放的格已经超出了最右列那么就把它放在最左列,仍然要放在上一行;
4、如果这个数所要放的格已经超出了顶行且超出了最右列,那么就把它放在前一个数的下一行同一列的格内;
5、如果这个数所要放的格已经有数填入,那么就把它放在前一个数的下一行同一列的格内。

例,用该填法获得的5阶幻方:

      所谓双偶阶幻方就是当n可以被4整除时的偶阶幻方,即4K阶幻方。在说解法之前我们先说明一个“互补数”定义:就是在 n 阶幻方中,如果两个数的和等于幻方中最大的数与 1 的和(即 n×n+1),我们称它们为一对互补数 。如在三阶幻方中,每一对和为 10 的数,是一对互补数 ;在四阶幻方中,每一对和为 17 的数,是一对互补数 。

双偶数阶幻方的对称交换解法:

先看看4阶幻方的填法:将数字从左到右、从上到下按顺序填写:

      内外四个角对角上互补的数相易,(方阵分为两个正方形,外大内小,然后把大正方形的四个对角上的数字对换,小正方形四个对角上的数字对换)即(1,16)(4,13)互换(6,11)(7,10)互换即可。

          对于n=4k阶幻方,我们先把数字按顺序填写。写好后,按4×4把它划分成k×k个方阵。因为n是4的倍数,一定能用4×4的小方阵分割。然后把每个小方阵的对角线,象制作4阶幻方的方法一样,对角线上的数字换成互补的数字,就构成幻方。

(1) 先把数字按顺序填。然后,按4×4把它分割成4块(如图)

(2) 每个小方阵对角线上的数字(如左上角小方阵部分),换成和它互补的数。

(1)把方阵分为A,B,C,D四个象限,这样每一个象限肯定是奇数阶。用罗伯法,依次在A象限,D象限,B象限,C象限按奇数阶幻方的填法填数。

(2)在A象限的中间行、中间格开始,按自左向右的方向,标出k格。A象限的其它行则标出最左边的k格。将这些格,和C象限相对位置上的数,互换位置。

(3)在B象限任一行的中间格,自右向左,标出k-1列。(注:6阶幻方由于k-1=0,所以不用再作B、D象限的数据交换), 将B象限标出的这些数,和D象限相对位置上的数进行交换,就形成幻方。

下面是6阶幻方的填法:6=4×1+2,这时k=1

注:摘自,仅保留了最简单有效解法

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Merzirac法生成奇阶幻方口诀:(适用于所有奇阶幻方,3×3,5×5等。)
【1 居上行正中央,依次斜填切莫忘,上出框界往下写,右出框时左边放,重复便在下格填,出角重复一个样。】
3阶幻方是奇阶幻方,依口诀填写,如下图:

3阶幻方不止这一种解法,将上面的3阶幻方(九宫格)转一圈和镜像(翻一面)又有7种形式,共8种形式。

3阶幻方横竖斜的和相等,这个和值称为幻和值=15。

中国古代九宫格的填法口诀是:
【九宫之义,法以灵龟,二四为肩,六八为足,左三右七,戴九履一,五居中央。】

Spring法生成双偶幻方口诀:
【顺序填数,以中心点对称互换数字。】
4阶幻方是最简单的双偶幻方,其方法:
第一步,顺序填数,先把1放在4阶幻方4个角的任意一个角格,按同一个方向按顺序依次填写其余数。

第二步,以中心点对称互换数字。(有两种对称交换的方法)
方法一:以中心点对称交换对角线上的数(即1-16、4-13、6-11、7-10互换),完成幻方,幻和值34。
方法二:以中心点对称交换非对角线上的数(即2-15、3-14、5-12、8-9互换),完成幻方,幻和值34。


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三阶幻方, 幻和为15 是最简单的幻方 由1,2,3,4,5,6,7,8,9 九个数字组成的一个 三行三列的 矩阵 其对角线 横行 纵向 的数字 的和都为为15 想:1+9=10,2+8=10,3+7=10,4+6=10。这每对数的和再加上5都等于15,可确定中心格应填5,这四组数应分别填在横、竖和对角线的位置上。先填四个角,若填两对奇数,那么因三个奇数的和才可能得奇数,四边上的格里已不可再填奇数,不行。若四个角分别填一对偶数,一对奇数,也行不通。因此,判定四个角上必须填两对偶数。对角线上的数填好后,其余格里再填奇数就很容易了。   解:  上面是最简单的幻方,也叫三阶幻方。相传,大禹治水时,洛水中出现了一个“神龟”背上有美妙的图案,史称“洛书”,用现在的数字翻译出来,就是三阶幻方。   南宋数学家杨辉概括其构造方法为:“九子斜排。上下对易,左右相更。四维挺出。”

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