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构造完美的幻立方:幻中之幻的四步法

【摘要】:,n.第二步,构造以k轴为法线方向的第k(k=1,2,…,n).第四步,第k个行变换后所得方阵Ck(k=1,2,…,n)个截面Dk组成的是一个n=4m(m=1,2,…为自然数)阶最完美幻方.而从一个n=4m阶最完美幻方出发可构造出一个n=4m(m=1,2,…)个不同的n=4m(m=1,2,…

第一步,按构造最完美幻方的三步法,构造n=4m(m=1,2,…为自然数)阶最完美幻方A.构造最完美幻方A的基方阵时按事先选定的顺序(可不按自然数顺序)安装各列的数.记最完美幻方A位于第i行第j列的元素为a(i,j)其中i,j=1,2,…,n.

第二步,构造以k轴为法线方向的第k(k=1,2,…,n)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).

以p(k,j)表示基方阵Bk的基数,p(k,j)=[a(k,j)-1]·n+1(k=1,2,…,n j=1,2,…,n),按第一步中选定的同样顺序安装各列的数.

第三步,第k个截面的基方阵Bk(k=1,2,…,n)做行变换.基方阵Bk的上半部分不变,第2m+1~4m行依次作为新方阵的第4m~2m+1行,行变换后所得方阵记为Ck(k=1,2,…,n).

第四步,第k个行变换后所得方阵Ck(k=1,2,…,n)第i行的元素按余函数r(t)的规则右移r(m(i+k-2))(i=1,2,…,n)个位置得截面方阵Dk.(www.chuimin.cn)

按k由小到大的顺序,此k个截面组成的数字立方阵D就是一个n=4m(m=1,2,…为自然数)阶空间更完美的幻立方.

由上述k(k=1,2,…,n)个截面Dk组成的是一个n=4m(m=1,2,…为自然数)阶空间更完美的幻立方,由1~n3的自然数所组成,其n2个行,n2个列,n2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n个数字之和都等于即幻立方常数.四条空间对角线及与其同方向的空间泛对角线上相隔2m个位置上的两个数其和都等于n3+1.

因为由构造最完美幻方的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.而从一个n=4m阶最完美幻方出发可构造出一个n=4m(m=1,2,…为自然数)阶空间更完美的幻立方,所以用上述方法可构造出22m((2m)!)(22m-1)(2m)个不同的n=4m(m=1,2,…为自然数)阶空间更完美的幻立方.