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  • 四、自我扩张法
  • 作者:佚名
  • 发表日期:十一月 07, 2007
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  • 编者导读:       自我扩张法与第四章的田格代换法大体相同,只是制作方法复杂一些。 具体的扩张方法有好几种,这一节只介绍曹陵先生设计的自我扩张方法。这种方法虽然仍然比较复杂,但据作者所知,它自我扩展法中较好的一种。其制作步骤是:        1...
  •        自我扩张法与第四章的田格代换法大体相同,只是制作方法复杂一些。 具体的扩张方法有好几种,这一节只介绍曹陵先生设计的自我扩张方法。这种方法虽然仍然比较复杂,但据作者所知,它自我扩展法中较好的一种。其制作步骤是:

            1、 将空白的单偶数阶方阵横竖分成若干个田格(每一个方格只属于一个田格),并将“中心田格行”分成四部份:中心田格、心左田格、左条与右条。前两部分都只有一个田格(注意,当阶数是6时,左条不存在,“中心田格行”实际上只分成三部分)。 “中心田格行”上方作为一个部份,称为上片;“中心田格行”的下方分成两部份,心下田格与下片。总之,整个方阵被分成七部份(六阶方阵只分成六部份)。在一般情况下,计有三“田格”、二“条”及二“片”,在图5—12中我们标记了七个部分(请读者注意:该图中的二“条”与二“片”是可以无限扩展的)。

            2、制作2 t 阶幻方时(其中 t 为奇数,例如 t = 3时,2t = 6),取一个 t 阶幻方的某种表现形式作为布局幻方(例如制作六阶幻方时,取三阶幻方的某种具体表现形式作为布局幻方)。请读者注意,以同一个幻方的不同表现形式作为布局幻方进行扩张后,所制作的幻方是不同的。

            3、 制作一个田格型初始方阵。图5—13A、图5—14A是两个不同的六阶田格型初始方阵。前者各个田格中是四个连续自然数,后者各个田格中四个数是依次增加同一个数(在图5—14A中,依次增加数9),也就是将组成这个方阵的全部自然数,先从初始方阵的左上角田格起,每一个田格中依次填写一个数(填写在该田格的左上角),然后仿照上述方法每一个田格依次填写一个数,直到将组成这个方阵的自然数填写完为止。据初步研究,对于其它单偶数阶来说,也只有这样两种可以采用的单偶数阶自我扩张初始方阵。

                 3     2     3     2     3     2     3     2     3     2     3     2     3     2

                 1     4     1     4     1     4     1     4     1     4     1     4     1     4

                 3     2     3     2     3     2     3     2     3     2     3     2     3     2

                 1     4     1     4     1     4     1     4     1     4     1     4     1     4

                 3     2     3     2     3     2     3     2     3     2     3     2     3     2

                 1     4     1     4     1     4     1     4     1     4     1     4     1     4      

                 1     3     1     3     2     4     1     2     4     2     4     2     4     2

                 4     2     4     2     3     1     3     4     1     3     1     3     1     3  

                 2     3     2     3     2     3     4     1     2     3     2     3     2     3     

                4     1     4     1     4     1     3     2     4     1     4     1     4     1     

                 2     3     2     3     2     3     2     3     2     3     2     3     2    3

                 4     1     4     1     4     1     4     1     4     1     4     1     4     1

                 2     3     2     3     2     3     2     3     2     3     2     3     2     3

                 4     1     4     1     4     1     4     1     4     1     4     1     4     1

                图5—12  自我扩张法各部分填写顺序示意图

             4、 布局幻方中的数所起的作用与第四章中的田格代换法类似,不同的是这里不分“大数”与“小数”,而是对照图5—12确定幻方中某个田格应填写的四个数的填写顺序 。这就是用自我扩张法制作单偶数阶幻方的复杂所在。

            取图5—13B这个三阶幻方作为布局幻方、以图5—13A为初始方阵用自我扩张法制作六阶幻方时,这里列举两个田格的具体填写方法:1、在布局幻方中,左上角方格的数是4,因而左上角田格应填写初始方阵第四田格的4个数13、14、15、16;参照图5—12.这些数应按上片的规则依次填写。2、在布局幻方中,第二行第一个方格的数是3,因而“第二田格行”的第一个田格应填写初始方阵的第三田格的数,参照图5—12,这些数应按心左田格的规则依次填写。在这一节,我们在用自我扩张法制作的各个幻方中,都用两条长横线,将幻方的“中心田格行”标记出来,以便读者阅读。

        1     2     5     6     9   10                                        15   14   35   34     7     6

        3     4     7     8   11   12                                        13   16   33   36    5     8  

      13   14   17   18   21   22                                        10   12   17   18   28   26

      15   16   19   20   23   24            4     9     2             11     9   19   20   25   27  

      25   26   29   30   33   34            3     5     7             30   31     4     1   22   23

      27   28   31   32   35   36            8     1     6             32   29     3     2   24   21

         A  初始方阵              B   布局幻方             C  六阶幻方

            图5—13  用自我扩张法制作六阶幻方示例之一  

            如果取图5—14A作为初始方阵,取图5—13B作为布局幻方,得到图5—14B六阶幻方。

            单偶数阶幻方的自我扩张法制作法有数量不多的变通:1、可以将上文所给出的两种初始方阵先旋转180度,再作为初始方阵进行制作。2、可以将上文所给出的两种初始方阵的各个田格同时旋转180度,再作为初始方阵进行制作。3、可以连续作上述两种变换。

    例如将图5—14A这个初始方阵作前两种变换,然后采用相同的布局幻方进行制作,就得到图5—15中的两个六阶幻方。

            我们在第44页曾指出互补数代换变换是任何一个四阶幻方的保性变换,实际上这种变换是任何一个由前n 2 个自然数(n为大于3的自然数)组成的n阶幻方的保性变换。仔细比较图5—14B与图5—15A这两个幻方,也可以说是将前者作互补数代换变换(例如用数32代换数5、用数3代换数34、用数10代换数27)而得到后者。这就揭示了不同制作方法之间的内在联系。

            在图5—14B与图5—15B这两个幻方中,据两者的初始方阵的关系以及采用相同的布局幻方,就知道两者各个田格中的数整体上是相同的。再对照图5—12,可以判定将初始方阵作这种变换后,用扩张法制作的方阵一定是幻方。

       1   10     2   11     3   12     22   13   27   18   20   11 

     19   28   20   29   21   30       4   31     9   36     2   29  

       4   13     5   14     6   15     12   30     5   14   34   16 

     22   31   23   32   24   33      21     3   23   32     7   25 

       7   16     8   17     9   18      17   26   28     1   15   24 

     25   34   26   35   27   36      35     8   19   10   33     6 

            A  初始方阵                B  六阶幻方       

                         图5—14  制作六阶幻方示例之二     

    15   24   10   19   17   26       13   22   18   27   11   20

    33     6   28     1   35     8       31     4   36     9   29     2      11   18   25     2     9

    25     7   32   23     3   21       21     3   32   23     7   25      10   12   19   21     3

    16   34   14     5   30   12       12   30   14     5   34   16        4     6   13   20   22

    20   11     9   36   22   13       26   17     1   28   24   15       23     5     7   14   16

      2   29   18   27     4   31         8   35   10   19     6   33       17   24     1     8   15

                   A                                     B             

          图5—15  用变通的方法制作六阶幻方                图5—16

                             43    42    71    70    99    98      7      6    35    34

                             41    44    69    72    97  100      5      8    33    36 

                             39    38    47    46    75    74    83    82    11    10 

                             37    40    45    48    73    76    81    84      9    12

                             13    15    22    24    49    50    80    78    88    86

                             16    14    23    21    51    52    77    79    85    87

                             92    93    18    19    28    25    54    55    62    63

                             94    91    20    17    27    26    56    53    64    61

                             66    67    94    95      2      3    30    31    58    59

                             68    65    96    93      4      1    32    29    60    57

                                                     A 

                             61    36    68    43    75    50    52    27    59    34   

                             11    86    18    93    25   100     2    77      9    84     

                             60    35    62    37    69    44    71    46    53    28      

                             10    85    12    87    19    94    21    96     3    78       

                               4    54    31    81    13    38    93    45    97    47      

                             79    29    56      6    63    88    20    70    22    72      

                             48    73    30    55    82      7    39    64    41    66    

                             98    23    80      5    57    32    89    14    91    16     

                             42    67    49    74    26    51    33    58    40    65     

                             92    17    99    24    76      1    83      8    90    15    

                                                         B        

                图5—16  用自我扩张法制作的两个十阶幻方示例

            给定一个十阶田格型初始方阵及一个五阶布局幻方,就可以用自我扩张法制作十阶幻方(这时,整个方阵被分成七部分,制作时更要特别细心)。图5—17的A图、B图分别是采用类似于图5—13A、图5—14A的十阶初始方阵,用自我扩张法制作的两个十阶幻方(两着所采用的五阶布局幻方是相同的,如图5—16所示)。  

                                       林镜清先生点评

            人们一般将不能被4整除的偶数称为单偶数。单偶数阶幻方的制作一般都较为复杂。本书所介绍的四种制作方法,是作者精选出来的,都是制作单偶数阶幻方的通法,异彩纷呈,令人眼花潦乱。

           在用对调法制作的六阶幻方中,建议读者将行方向左右对称的对调的每一对数用线条连起来,对列方向上下对称对调的每一对数也照此办理。这样,就一定能对对调法加深理解。在用对调法制作14阶幻方时,应将左上区的某三条左上对角线上的数作穿心对调(其中数3是(14 — 2)÷4的运算结果)。

           在图5—10B这个十阶拼合型幻方中,每一区的25个数都属于初始方阵中同一位置的区。左上区与右下区的行向步相同,都是“下1右1”,呈现首尾相接的态势;另外两区的行向步是“下1右1”,也有首尾相接的特点。特别是每一对左右对称两区的主步是左右对称的、转向步相同,而起点方格又成左右对称,使初始方阵中每一对左右对称的数在幻方中仍然是左右对称的,构图甚为美观,也便于进行检验。

           平移补空法在填数时成蝶形展开,平移复位时又把外展的翅膀缩进补空,堪称一绝。刘缉熙先生对这种方法研究很深入,本书作者又作了某些补充,使得更加完美。

            自我扩张法是把1 扩为4,采用多种“线路”进行扩张,使一个很复杂的问题找到了一种统一的解决方法。设计者曹陵先生付出的艰辛劳动,结出了丰硕的成果。

      

  • 【引用地址】http://www.suanshu.net/test.aspx
  • 【关键字】四、自我扩张法
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