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  • 二、行列等和方阵拼合法
  • 作者:佚名
  • 发表日期:十一月 07, 2007
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  • 编者导读:       在第14页我们已经指出如果某个方阵的各行、各列诸数之和都相等,这种方阵称为行列等和方阵。行列等和方阵拼合法是制作四个行列等和方阵,将它们拼合成幻方(每一个等和方阵作为一区,要求左上区与右下区的幻方相等,另外两区也是这样),这种方法是制作单偶数阶幻方的重要方法,用这种方法制作六阶幻方的步骤是:  ...
  •        在第14页我们已经指出如果某个方阵的各行、各列诸数之和都相等,这种方阵称为行列等和方阵。行列等和方阵拼合法是制作四个行列等和方阵,将它们拼合成幻方(每一个等和方阵作为一区,要求左上区与右下区的幻方相等,另外两区也是这样),这种方法是制作单偶数阶幻方的重要方法,用这种方法制作六阶幻方的步骤是:

           (一)、制作六阶拼合型初始方阵

           制作六阶拼合型初始方阵(指用于行列等和方阵拼合法的初始方阵)要满足下列4项要求:1、整个方阵由前36个自然数组成。2、它的各区每一行从左到右3个数都是依次增加同一个数。例如图5—5A初始方阵中是依次增加数1,图5—6A初始方阵中是依次增加数6。3、它的左上区第一列诸数之和等于右下区第一列诸数之和,例如图5—5A初始方阵中,1、25、34以及19、10、31这两组数之和都是60),另外两区也是这样(例如图5—5A初始方阵中,4、13、28以及7、22、16这两组数之和都是45)。4、它的左上区的中心数与右下区的中心数是互补数,另外两区的中心数也是这样(在图5—5A初始方阵中,26与11、14与23是两组互补数)。

            (二)、将初始方阵中每一区(方阵)的数,仿照制作三阶幻方的方法制作成四个三阶行列等和方阵

           这一步要将每一区第二行的各个数作为幻方的对角线上的数,例如图5—5A初始方阵中的25、26、27、10、11、12这6个数,组成幻方的左上对角线;初始方阵中13、14、15、22、23、24这6个数,组成幻方的右上对角线。据对于对角线的这一要求,制作时应注意以下几点:1、左上区与右下区中所采用的主步只能是“下1右1”或“下2右2”等左上对角线方向的步法,2、起点方格(填写该区左上方格的数的方格)不能在幻方的对角线上,3、选择转向步时应使该区第二行的第一个数位于幻方的对角线上,并且不在起点方格所在的行、也不在起点方格所在的列(参看第71页)。例如在图5—5B幻方中,主步为“下1右1”,转向步为“上1”,使数25在幻方的对角线上;又如图5—5D幻方中,主步为“下2右2”,转向步为“上1右1”,也使数25在幻方的对角线上。左上区与右下区的主步也是相同的,应该是“下1左1”或“下2左2”等右上对角线方向的。从这些实例可以看出,左上区与右下区只是总的要求相同,两者的具体步法可以不同。如果希望制作过程简单,最好是两者采用相同的步法。

            可以证明,采用上述方法制作的4个方阵,一定是行列等和方阵,四者拼合所得到的方阵一定是六阶幻方。

            1     2     3    4     5     6            26   34    3     4   30   14      

            25   26   27   13   14   15              1   27   35   29   13    6     

            34   35   36   28   29   30            36     2   25   15    5   28       

              7     8     9   19   20   21              7   18   23   11   31   21       

            22   23   24   10   11   12            17   22     9   19   12   32      

            16   17   18   31   32   33            24     8   16   33   20   10        

          A  拼合型初始方阵                B  六阶幻方  

          25   36     2     5   28   15            25     1   34     6   28   14

              3   26   34   30   14     4            36   27     3   29   15     4

             35     1   27   13     6   29             2   35   26   13     5   30

               8   16   24   10   33   20            18     7   23   12   20   31

             18   23     7   21   11   31              8   24   16   32   10   21

             22     9   17   32   19   12            22   17     9   19   33   11

                  C  六阶幻方                       D  六阶幻方

       图5—5   一个六阶拼合型初始方阵和3个六阶幻方    

            从以上的研究可知,对于一个确定的六阶拼合型初始方阵,可以采用多种步法制作成六阶幻方。要使采用行列等和方阵拼合法制作的六阶幻方的数量多,那就还要制作很多的六阶拼合型初始方阵。

            制作六阶拼合型初始方阵有多种方法。一方面,在左上区每一行3个数的公差不变的条件下,满足第3、第4个要求的安排是多种多样的,也就是可以制作多种多样的拼合型初始方阵。例如在图5—5A中,右上区与下区的数29与8是一对互补数,我们可以将右上区中的第2、第3行互换、同时将左下区第1、第2行互换,得到另外一个满足4项要求的拼合型初始方阵。再如可以将左上区与右下区整个儿互换。

            图5—6A也是一个六阶拼合型初始方阵,它的组成特点与图5—5A大体相同,它各区的每一行依次增加的数是6,它的各区第一列的数是1 ~ 6与19 ~ 24。图5—6中还给出了据A图制作的一个六阶幻方。

            1     7   13     5   11   17            29     1   31   24   17     9      

           23   29   35     3     9   15             19   35     7   11     3   36     

           19   25   31   24   30   36             13   25   23   15   30     5    

             4   10   16   20   26   32               6   14   28     8   20   33     

           22   28   34     2     8   14             10   22   18   24   14   26     

             6   12   18   21   27   33             34   12     4   32   27     2    

         A  拼合型初始方阵             B 六阶拼合型幻方            

             图5—6   用等和方阵拼合法制作六阶幻方

               1   13   25     4   16   28              19   21   23   26   28   30

               6   18   30   11   23   35                2     4     6   13   15   17

             12   24   36     5   17   29              25   27   29   14   16   18

               8   20   32     3   15   27                1     3     5     7     9   11

               2   14   26     7   19   31              20   22   24   31   33   35

             10   22   34     9   21   33             32   34   36     8   10   12 

                    初始方阵C                          初始方阵D

                        图5—7  两个六阶拼合型初始方阵

            图5—7又给出了两个六阶拼合型初始方阵,它们的左上区每一行依次增加的数分别是12与2。据高治源先生研究,在六阶拼合型初始方阵中,左上区每一行中依次增加的数只能取6个数:1、6、12、2、3、4。我们所列举的4个初始方阵已经对前4种情况各列举了一个实例。对于后两种情况,初始方阵中第1列与第4列的12个数是(1、2、3、10、11、12、19、20、21、28、29、30),或者是(1、2、3、4、13、14、15、16、25、26、27、28)。

              综上可知,据初步计算,用行列等和方阵拼合法能够制作的六阶幻方至少有5000个。

                          1     2     3    4     5   16   17   18   19   20        

                           46   47   48   49   50   36   37   38   39   40         

                           21   22   23   24   25   86   87   88   89   90    

                           71   72   73   74   75   61   62   63   64    65        

                           96   97   98   99 100   51   52   53   54   55        

                           56   57   58   59   60     6     7    8     9   10         

                           26   27   28   29   30   31   32   33   34   35      

                           11   12   13   14   15   76   77   78   79   80          

                           66   67   68   69   70   41   42   43   44   45         

                           91   92   93   94   95   81   82   83   84   85         

                                A  十阶拼合型初始方阵            

                           23   47    1  100   74   37   19   51   63   90

                           75   24   48    2    96   16   53   65   87   39

                           97   71   25   49    3    55   62   89   36   18

                             4   98   72   21   50   64   86   38   20   52

                            46    5    99   73   22   88   40   17   54   61

                            67   94   26   58   15   78   32     6   85   44

                            93   30   57   14   66   45   79   33     7   81

                            29   56   13   70   92   82   41   80   34     8

                            60   12   69   91   28     9   83   42   76   35

                            11   68   95   27   59   31   10   84   43   77

                                    B  拼合型十阶幻方

              图5—10   用行列等差方阵拼合法制作十阶幻方示例

            这里再给出制作十阶幻方的一个例子。图5—10A是一个十阶拼合型初始方阵(它的每一区各行依次增加的数是1,其中左上区中1+46+21+71+96 = 235,右下区中6+31+76+41+81 = 235。两者是相等的,另外两区的同一位置的两组数的和都是245,它的组成特点与图5—5A相同)。对于图5—10A各个区的数, 用数步法(或主步转向步法)制作成B图中同一位置的五阶行列等和方阵(注意事项与制作六阶幻方大体相同),就得到图5—10B这个十阶幻方。在制作十阶幻方时,由于每一区中可能采用的步法比六阶幻方时多得多,因而所能制作十阶幻方的数量更多。

           一般来说,随着阶数增大,制作4m+2阶拼合型初始方阵的灵活性大得多,所能采用的步法也大大地增加。总之,行列等和方阵拼合法是制作单偶数阶幻方的通用方法,用这种方法制作的4m+2阶幻方的数量随着m值增大而急剧地增加。

            据初步研究,用行列等和方阵拼合法制作的单偶数阶幻方都是每一行、每一列、两对角线上诸数中“小数”(“小数”,参看第104页)恰好占一半的幻方。读者会看到,具有这种特点的幻方在下文中将有某种特殊的作用。

  • 【引用地址】http://www.suanshu.net/test.aspx
  • 【关键字】二、行列等和方阵拼合法
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