“平面的幻中之幻”与《你亦可以造幻方》(丛书“棘手而又迷人的数学”,科学出版社,2012.3)一起,系统地解决了平面主要类型幻方如何构造的问题.当然,其中一些存在或不排除存在其他方法,但许多是在这里第一次得到了解决.《你亦可以造幻方》一书中除了奇数阶基本幻方外,其他幻方由于对称性,完美性及更多的其他特性已可称为幻中之幻.本部分第一章讲述的最完美幻方顾名思义自然就是幻中之幻的瑰宝,而其他各章讲述的神......
2025-09-30
第一步,安装8阶基方阵A.
把1~64按从小到大均分为8组.注意到1~8的自然数列中处于“中心”对称位置上的两个自然数,其和都等于8+1=9,我们共有4对这样的自然数1,8;2,7;3,6和4,5,在每对自然数中随意选取一个自然数,将这4个自然数随意排序,余下的4个自然数的排序必须使处于“中心”对称位置上的两个自然数,其和都等于8+1=9.比如我们取7,3,4,8,1,5,6,2这样的顺序,相应的自然数9~16重新按7+8=15,3+8=11,4+8=12,8+8=16,1+8=9,5+8=13,6+8=14,2+8=10排序;自然数17~24重新按7+2·8=23,3+2·8=19,4+2·8=20,8+2·8=24,1+2·8=17,5+2·8=21,6+2·8=22,2+2·8=18排序;自然数25~32重新按31,27,28,32,25,29,30,26排序;自然数33~40重新按39,35,36,40,33,37,38,34排序;自然数41~48重新按47,43,44,48,41,45,46,42排序;自然数49~56重新按55,51,52,56,49,53,54,50排序;自然数57~64重新按63,59,60,64,57,61,62,58排序.
与构造最简单的8阶最完美幻方三步法的第一步相同,第1列自上而下按7,3,4,8,1,5,6,2的顺序安装1~8的自然数,第2列自下而上按15,11,12,16,9,13,14,10的顺序安装自然数9~16,第3列自上而下按23,19,20,24,17,21,22,18的顺序安装自然数17~24,第4列自下而上按31,27,28,32,25,29,30,26的顺序安装自然数25~32;
第8列自下而上按39,35,36,40,33,37,38,34的顺序安装自然数33~40,第7列自上而下按47,43,44,48,41,45,46,42的顺序安装自然数41~48,第6列自下而上按55,51,52,56,49,53,54,50的顺序安装自然数49~56,第5列自上而下按63,59,60,64,57,61,62,58的顺序安装自然数57~64.所得到的8阶方阵叫作基方阵A,基方阵A的每一行数字之和都等于幻方常数260.如图1-12所示.
图1-12 8阶基方阵A
第二步,对基方阵A做行变换,基方阵A上半部分不变,第5,6,7,8行依次作为新方阵的第8,7,6,5行,所得方阵记为B.如图1-13所示.
图1-13 行变换后所得方阵B
第三步,方阵B偶数行左右两部分交换所得方阵记为C,所得的8阶方阵C就是一个8阶最完美幻方.如图1-14所示.
(https://www.chuimin.cn)
图1-14 8阶最完美幻方
方阵C每一行,每一列上的8个数字之和都等于260,对角线或泛对角线上8个数之和亦都等于260,对角线或泛对角线上,间距为4个位置的2个数字之和都等于82+1=65;任意位置上截取一个2×2的小方阵,其中4数之和都等于2(82+1)=130,所以方阵C是一个8阶最完美幻方.
用三步法可构造出24(4·3·2·1)=384个不同的8阶最完美幻方.不包括每一个8阶最完美幻方可以衍生出的82=64个(包括这个8阶最完美幻方)8阶最完美幻方.
注意到每一个由三步法得到的8阶最完美幻方,如图1-14,其左半部分4列中,任意选取若干列各自与与其相距4列的相应列做列交换,所得仍是一个8阶最完美幻方.即得出24-1=15个不同的8阶最完美幻方(包括这个8阶最完美幻方).作为一个例子,如图1-15所示.
图1-15 对应列交换后所得8阶最完美幻方
又注意到每一个由三步法得到的8阶最完美幻方,如图1-14,其左半部分4列在左半部分中向右顺移,右半部分亦做相应的右移,所得仍是一个8阶最完美幻方.即得出4个不同的8阶最完美幻方(包括这个8阶最完美幻方).作为一个例子,如图1-16所示.
图1-16 左右两部分相应右移后所得8阶最完美幻方
所以由三步法实际上可构造出24(4·3·2·1)(24-1)·4=23040个不同的8阶最完美幻方.
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