小学生九宫格

相传,三阶魔方最早出现在于霞时代的《洛书》中。南宋数学家杨辉将其命名为“纵横图”,又名“九宫图”,并在《续古算法》中总结了洛书魔方的构造方法:“九子排列,上下互为倒数,左右相近,四维突出。”电流图1解释如下:

1 9 9

4 2 4 2 4 2 4 9 2

7 5 3 7 5 3 3 5 7 3 5 7

8 6 8 6 8 6 8 1 6

9 1 1

九子排列容易上下变化,左右相比较四维

图1

国外最早的魔方是印度嘉泰苏里寺碑文上的四阶纵横图。欧洲人直到14世纪才开始研究幻方,比我国晚了近2000年。

魔方出现后,很多人都被它迷住了。许多国内外伟大的数学家和学者,如欧拉、富兰克林等都对幻方非常感兴趣,并逐渐发展出许多独特的构造方法,如“Roberts法”、“秩交法”、“Bashe法”、周教授的“整体计算法”(见本刊2003年)

我指导小学生用9个数字L ~ 9填三阶魔方时,发现9个数字的排列很有意思,中间的“”形有5个奇数,4个角上有4个偶数,而且有一定的顺序。这时候我就想,这是特例还是普遍规律?经过进一步研究发现,用来填充三阶幻方的9个数(一般是等差数列中的9个数*),不管怎么变,都是整数、小数、分数等有理数。,只要按照一定的顺序(从小到大或从大到小)排列,就可以通过“对号入座”的方法完成。

这里是“签到”方法。

图2

例1在图2的9个空格中填入9个数字-8、-6、-4、-2、0、2、4、6、8,使每一行、每一列、每一对角线三个数相加之和相等。

⑧ ① ⑥

③ ⑤ ⑦

④ ⑨ ②

图3

1步数。首先对三阶魔方(如图3)中的每个方块进行编号,使中间形成“”形状的五个方块的编号从上到下分别为1357 ⑨,角落的四个方块的编号从右到左、从下到上分别为246 ⑨。(作为基本步骤,以后在形式上可以省略。)

其次,给提供的9个数字编号。从小到大,数字是① ②...⑨.

-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8

① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨

诸如

检查座位。先将序号为① ③ ⑤ ⑨的数字填入三阶魔方中的相应位置(如图4),再将其余序号为② ④ ⑤ ⑧的数字填入四角的相应位置(如图5)。

-8

-4 0 4

6 -8 2

-4 0 4

-2 8 -6

图5

图4

第三步是正确的。(省略,不难发现所有行之和为0。)

这种方法能解决所有这些问题吗?答案是肯定的。

a+3d a-4d a+d

a-2d a a+2d

阿-德阿+4d阿- 3d

证明了用于填充三阶幻方的九个数为:a-4d,a- 3d,a-2d,a,a+d,a+2d,a+3d,a+4d,(其中中间数为a,容差为d)。)图6是根据相应的座位方法得到的。

横竖斜三个数之和(略)为3,显然是正确的。说明这种方法是通用的。

将图5中的第一行和第三行对调,将第一列和第三列对调,可以得到四种填充方式。然后,将这四种填充方式的每个三阶幻方旋转90度,就可以得到八种三阶幻方的填充方式,如图7所示。

6 -8 2 -2 8 -6 -6 8 -2 2 -8 6

-4 0 4 -4 0 4 4 0 -4 4 0 -4

-2 8 -6 6 8 2 2 -8 6 -6 8 -2

2 4 -6 -6 4 2 -2 -4 6 6 -4 -2

-8 0 8 8 0 -8 8 0 -8 -8 0 8

6 -4 -2 -2 -4 6 -6 4 2 2 4 -6

图7

推广一下把几何级数* *中的九个数填入三阶幻方,使每一行、每一列、每一对角线上三个数的乘积相等。

2

1 4

例2将8,4,2,1这9个数字填入一个3×3的网格表中,使每行、每列、每条对角线上3个数字的乘积相等。

图8