一个2n(n为奇数)阶魔方阵的简单解法
一個2n(n為奇數)階魔方陣的簡單解法
劉任昌
摘
要
奇數階魔方陣的解法最為簡單,它是一般小學數學課中的生動教材。至於4n階魔方陣的解法,也是可以利用這種魔方陣的對稱原理,輕易的解出。但是,關於第三類2n(n為奇數)階魔方陣的解法,它的難度卻是遠高於前面兩類。本文要藉由推廣前面兩類魔方陣的解法,導出一個在目前可以見到的相關文獻中,對第三類魔方陣較簡單的解法。
1.前言
魔方陣(magicsquare),又被稱做是「幻方」,在中國古時候的「洛書」中,它則被稱做是「縱橫圖」[1]。魔方陣的條件是:
將{1,2,···,n 1,n}排列在一個n×n維的矩陣中,讓每一橫列、每一縱欄與兩條對角線的數字和,都相等。
魔方陣在初級組合數學(Combaina-torics)的領域,是一項非常生動的內容,它也常被小學或中學老師拿來當作授課的內容之一,希望因此而激發學生思考數學問題的興趣。
但是在一般的教材中,只舉出了奇數階與4k階魔方陣的排列方式,原因是這兩類魔方陣的解法相當容易,但是對於六階魔方陣的解法,則避而不談,最典型的例子,就
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是Brualdi,R.A.所寫的『IntroductoryCombainatorics』[2]。
這篇文章的主要目的,是要導出一個對任意2n(n為奇數)階魔方陣的簡單排列方法,並且將它證明。本文的內容如下,第2節先複習奇數階與4k階魔方陣的解法,第3節介紹六階魔方陣的解法,第4節介紹十階魔方陣的解法,第5節利用前面兩節的結果,歸納出一個解任意2n(n為奇數)階魔方陣的步驟,第6節則是證明上一節步驟的結果,並且做結論。
2.奇數階與4n階的魔方陣
奇數階魔方陣的解法相當簡單,它是一般小學數學課中的生動教材,例如,排列三階魔方陣的常用步驟為delaLoub´ere方法[2]:
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