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如何构造11阶幻立方-极致空间完美对称

【摘要】:第一步,根据文[1]中构造对称完美幻方的两步法,构造一个由1~121的自然数组成的11阶对称完美幻方的基方阵A,按事先选定的顺序安装各列基数及基数随后共11个数,得基方阵A如图15-1所示.图15-1基方阵A记基方阵A位于第i行第j列的元素为a(i,j)其中i,j=1,2,…,11第二步,构造以k轴为法线方向的第k(k=1,2,…))3=3=56623104000个不同的11阶空间对称完美幻立方.

第一步,根据文[1]中构造对称完美幻方的两步法,构造一个由1~121的自然数组成的11阶对称完美幻方的基方阵A,按事先选定的顺序安装各列基数及基数随后共11个数,得基方阵A如图15-1所示.

图15-1 基方阵A

记基方阵A位于第i行第j列的元素为a(i,j)其中i,j=1,2,…,11

第二步,构造以k轴为法线方向的第k(k=1,2,…,11)个截面的基方阵Bk,Bk位于第i行,第j列的元素为b(k,i,j).

⑴构造基方阵B1,首先要取定基方阵B1的基数.

取基方阵A的第1行作为一个1×11的长方阵,如图15-2所示.

图15-2 1×11的长方阵

上述长方阵的数减1再乘以11然后加1得由基方阵B1的基数组成的长方阵,如图15-3所示.

图15-3 基数组成的长方阵

把图15-3中的基数作为基方阵B1的基数置于基方阵B1的灰色方格中,按事先选定的顺序(规则见下节)安装各列基数及基数随后共11个数,得基方阵B1如图15-4所示.

图15-4 基方阵B1

⑵构造基方阵B2,首先要取定基方阵B2的基数.

取基方阵A的第2行作为一个1×11的长方阵,如图15-5所示.

图15-5 1×11的长方阵

上述长方阵的数减1再乘以11然后加1得由基方阵B2的基数组成的长方阵,如图15-6所示.

图15-6 基数组成的长方阵

把图15-6中的基数作为基方阵B2的基数置于基方阵B2的灰色方格中,按构造基方阵B1时同样的顺序安装各列基数及基数随后共11个数,得基方阵B2如图15-7所示.

图15-7 基方阵B2

⑶构造基方阵B3.

取定基方阵B3的基数的过程如图15-8所示.

图15-8 取定基方阵B3的基数的过程

基方阵B3如图15-9所示.

图15-9 基方阵B3

⑷构造基方阵B4.

取定基方阵B4的基数的过程如图15-10所示.

图15-10 取定基方阵B4的基数的过程

基方阵B4如图15-11所示.

图15-11 基方阵B4

⑸构造基方阵B5.

取定基方阵B5的基数的过程如图15-12所示.

图15-12 取定基方阵B5的基数的过程

基方阵B5如图15-13所示.

图15-13 基方阵B5

⑹构造基方阵B6.

取定基方阵B6的基数的过程如图15-14所示.

图15-14 取定基方阵B6的基数的过程

基方阵B6如图15-15所示.

图15-15 基方阵B6

⑺构造基方阵B7.

取定基方阵B7的基数的过程如图15-16所示.

图15-16 取定基方阵B7的基数的过程

基方阵B7如图15-17所示.

图15-17 基方阵B7

⑻构造基方阵B8.

取定基方阵B8的基数的过程如图15-18所示.

(www.chuimin.cn)

图15-18 取定基方阵B8的基数的过程

基方阵B8如图15-19所示.

图15-19 基方阵B8

⑼构造基方阵B9.

取定基方阵B9的基数的过程如图15-20所示.

图15-20 取定基方阵B9的基数的过程

基方阵B9如图15-21所示.

图15-21 基方阵B9

⑽构造基方阵B10.

取定基方阵B10的基数的过程如图15-22所示.

图15-22 取定基方阵B10的基数的过程

基方阵B10如图15-23所示.

图15-23 基方阵B10

⑾构造基方阵B11.

取定基方阵B11的基数的过程如图15-24所示.

图15-24 取定基方阵B11的基数的过程

基方阵B11如图15-25所示.

图15-25 基方阵B11

第三步,第k(k=1,2,…,11)个截面的基方阵Bk第i行的元素按余函数r(t)的规则右移r((k-m)(m+1)-i)(i=1,2,…,11)个位置得截面方阵Ck,按k由小到大的顺序,此k个截面组成的数字立方阵C就是一个11阶空间对称完美幻立方.截面的方阵C1~C11分别如图15-26至图15-36所示.

图15-26 截面方阵C1

图15-27 截面方阵C2

图15-28 截面方阵C3

图15-29 截面方阵C4

图15-30 截面方阵C5

图15-31 截面方阵C6

图15-32 截面方阵C7

图15-33 截面方阵C8

图15-34 截面方阵C9

图15-35 截面方阵C10

图15-36 截面方阵C11

由上述k(k=1,2,…,11)个截面Ck组成的是一个11阶空间对称完美幻立方,由1~1331的自然数所组成,其112个行,112个列,112个纵列以及四条空间对角线及与其同方向的空间泛对角线上的11个数字之和都等于即幻立方常数.即有112+112+112+4×11=407组数字之和都等于.空间中心对称位置上两个数字的和都等于113+1=1332.读者可随机抽验一下,很有意思的.

由以上方法得到的截面方阵C1~C11组成的数字立方阵C是一个11阶空间对称完美幻立方,文[10]中已给出理论证明.但若用其他方法得出一个由11个截面方阵C1~C11组成的数字立方阵C,为了确定数字立方阵C就是一个11阶空间对称完美幻立方,我们还需检查112个纵列上的11个数字之和是否都等于,这是至关重要的.这里呈现在你面前的是数字立方阵C以k轴为法线方向的k(k=1,2,…,11)个截面.

上述三步法中第一步有(25(5!))2种选择,第二步有25(5!)种选择,所以三步法可得出(25(5!))3=(3840)3=56623104000个不同的11阶空间对称完美幻立方.