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构造双偶数最完美幻方的步骤

【摘要】:,2m).令cj=j-1,j=1,2,…,4m.对于第j列,若j为奇数,自上而下按ncj+dk(k=1,2,…,n)的顺序安装相继的数至该列最下面的第n行;若j为偶数,自下而上按ncj+dk(k=1,2,…)个不同的双偶数n=4m(m=1,2…为自然数)阶最完美幻方,其左半部分2m列中,任意选取若干列各自与与其相距2m列的相应列做列交换,所得仍是一个n=4m(m=1,2…为自然数)阶最完美幻方.

第一步,安装n=4m(m=1,2,…为自然数)阶基方阵A.

注意到1~n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n+1,我们共有2m对这样的自然数,在每对自然数中随意选取一个自然数,将这2m个自然数随意排序依次记为dk(k=1,2,…,2m),余下的2m个自然数记为dn-k+1(k=1,2,…,2m),但必须满足条件dk+dn-k+1=n+1(k=1,2,…,2m).

令cj=j-1,j=1,2,…,2m;cj=6m-j,j=2m+1,…,4m.对于第j列,若j为奇数,自上而下按ncj+dk(k=1,2,…,n)的顺序安装相继的数至该列最下面的第n行;若j为偶数,自下而上按ncj+dk(k=1,2,…,n)的顺序安装相继的数至该列最上面的第1行;所得到的n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.

第二步,对基方阵A做行变换,基方阵A上半部分不变,第2m+1~4m行依次作为新方阵的第4m~2m+1行,所得方阵记为B.

第三步,方阵C偶数行左右两部分交换所得方阵记为C,n阶方阵C就是一个n阶最完美幻方.

n阶方阵C每一行,每一列上的n个数字之和都等于幻方常数对角线或泛对角线上n个数之和亦都等于,对角线或泛对角线上,间距为2m个位置的2个数字之和都等于(n2+1);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(n2+1),所以方阵C是一个n=4m(m=1,2…为自然数)阶最完美幻方.(www.chuimin.cn)

用三步法可构造出22m((2m)!)个不同的双偶数n=4m(m=1,2…为自然数)阶最完美幻方.不包括由每一个n=4m(m=1,2…为自然数)阶最完美幻方衍生出的n2个(包括这个n=4m阶最完美幻方)n=4m阶最完美幻方.

注意到每一个由三步法得到的n=4m(m=1,2…为自然数)阶最完美幻方,其左半部分2m列中,任意选取若干列各自与与其相距2m列的相应列做列交换,所得仍是一个n=4m(m=1,2…为自然数)阶最完美幻方.即得出22m-1个不同的n=4m阶最完美幻方(包括这个n=4m阶最完美幻方).

又注意到每一个由三步法得到的n=4m阶最完美幻方,其左半部分2m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n=4m阶最完美幻方,即得出2m个不同的n=4m阶最完美幻方(包括这个n=4m阶最完美幻方).

所以由三步法实际上可构造出22m((2m)!)(22m-1)(2m)个不同的n=4m(m=1,2…为自然数)阶最完美幻方.