大罕(王方汉)

前面我们介绍了构造3阶幻方(九宫格)的口诀法(杨辉法).

一般情形下,构造幻方的方法有多种多样.相对来说,奇数阶的幻方要简单一点.这里介绍由法国数学家罗贝尔(loubere 1600—1664)发现的一个方法(罗贝尔法).中国人把它也编成了一个口诀:

1居顶行正中央,依次斜填右向上,上出框时往下填,右出框时左边放,排重便在下格填,右上排重一个样.

1居顶行正中央:数字1放在顶行最中间的位置上;

依次斜填右向上:向右上角依次填入后续数字;

上出框时往下填:若上方出边框,就在下一列的最底行填入后续数字;

右出框时左边放:若右方出边框,就在上一行的最左行填入后续数字;

排重就在下格填:若右上格已被数字填入,就在本列的下一行填入后续数字;

右上回头切莫忘:按以上规定向上行走,受阻时就回头,别忘记了.

罗贝尔法说的是一个爬山的过程,故称为“爬山法”.

例如,图1就是用爬山法构造的五阶幻方.

前面讲过, n阶幻方的每一行n个数之和是相等的,这个和数叫做幻和.记为S(n),一方面,n阶幻方中所有数字之和为1 2 3 … n^2=(n^2 )(n^2 1)/2,另一方面,n阶幻方中所有数字之和为nS(n),

∴nS(n)= (n^2 )(n^2 1)/2,

∴S(n)= n(n^2 1)/2.此为幻和公式.

下面我们绘制一个11阶的幻方!

11阶的幻方的幻和为S(11)=11×(11^2 1)/2=671.

参见图2.图中的箭头指示了从1到15的路径.具体来说,就是:

把1填到第1行第6列(顶行的正中央),向上出框;

⇒2就填到最底一行(第11行)的下一列(第7列);

⇒3,4,5依次填到右上方的格子内,6填到第7行第11列时,向右出框;

⇒7就填到上一行(第6行)最左列(第1列);

⇒8,9,10依次填到右上方的格子内,11填到第2行第5列时,右上被1占据;

⇒12就填到本列(第5列)的下一行(第3行).以下类推.

至于偶数阶幻方的构造,必须分双偶(即n=4m)和单偶(即n=4m 2)两种情况加以讨论.由于涉及内容较多,这里就不加介绍了.图3是4阶幻方,幻和为34,图4是6阶幻方,幻和为111.

3阶幻方解法(爬山法构造奇数阶幻方)(1)

3阶幻方解法(爬山法构造奇数阶幻方)(2)

3阶幻方解法(爬山法构造奇数阶幻方)(3)

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