本文主要讨论“仅已知两数位于金三角顶点、中心数未知”的不定三阶幻方。所谓金三角即为图一中4个三角形所示,“九宫格已知两数、位于金三角顶点”是指,图一中任意三角形的两顶点数字已知。
图一
有关已知两数位于同一侧行(列)情形,参见文“小学不定三阶幻方分类求解:仅知两数,中心数、幻和均未知!”,链接如下:
小学“不定”三阶幻方分类求解:仅知两数,中心数、幻和均未知! – 今日头条
一、不定三阶幻方:已知两数位于金三角顶点
以图一红色三角形为例,金三角顶点为a2、a6和a7,三顶点中任何两顶点数字已知都可依据“金三角性质”推出另一顶点数字。比如,若a6和a7已知,则可求出a2=2a7-a6。也即“已知两数位于金三角顶点”等价于“已知三数位于金三角顶点”。尽管等价于已知三数,若无其他约束条件,中心数无法确定,故其为不定三阶幻方。
二、情形1:填入数为连续自然数。
1、依据已知数的单双,确定中心的单双:幻方顶点数为单(双),中心数为双(单);行列中间数为单(双),中心数为单(双)。
2、依据已知两数之差,确定可填入连续自然数组合的可能取值范围:若已知两数之差大于8,则无解;若已知两数ai与aj之差为8,则只有1种可能组合“ai—aj”(不妨设ai<aj);若已知两数ai与aj之差为7,则只有2种可能组合:“(ai-1)—aj”和“ai—(aj+1)”;以此类推。
以图二幻方为例,加以说明。
图二
由金三角性质,图二幻方等价于如下幻方。
图三
由于幻方左下顶点为双数6,图二幻方的中心数只能取单数。由6-3=3,可知填入连续自然数的可能组合有6种:1-9,2-10,3-11,4-12,5-13和6-14,其对应的中间数即幻和中心数分别为5,6,7,8,9和10。注意到组合“5-13”对应的中心数为9需填入幻方中心,这与图三矛盾,故舍去。再依据中心数为单数,连续自然数的可能组合只剩2种:1-9和3-11。最后依次试解即可。
比如,1-9可按图四填入。
图四
3-11,可按图四填入。
图五
三、情形2:填入数等差数列(连续自然数除外)。
为方便起见,不妨设图一a6和a7已知,且a6<a7。
1、求两数之差a7-a6之,并求“a7-a6”的所有因数,将其除1之外的因数从小到大排序,记为b1、b2、……、a7-a6。
2、以b1为例,先考虑公差为b1,再考虑公差为“2b1”,……以此类推。
3、根据公差的取值,找出等差数列的可能组合。特别地,若a7-a6只有其自身唯一一个非1的因素,则无需考虑以a7-a6的倍数作为公差情形。
以图二幻方为例,说明如下。
由6-3=3知,“两数之差”除1之外的因数只有3。公差为3的等差数列可能组合只有1种:3,6,9,12,15,18,21,24,27。其对应的中心数为15,幻和为45。按图六依次填入即可。
图六
四、情形3:填入的自然数无其他限制,甚至可重复。
由图三可知,图二幻方中心数最小取值为5。故只需让中心数取值大于等于5,再逐个试解即可。
以中心数取8为例,可得填入数不重复的幻方,如图七。
图七
以中心数取9为例,可得填入数重复的幻方,如图八。
图八
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