幻方的解决办法 1至16十六个数不重复填入4×4的表格中,使每行,每列和每条对角线数字和相等?

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幻方的解决办法

1至16十六个数不重复填入4×4的表格中,使每行,每列和每条对角线数字和相等?

1至16十六个数不重复填入4×4的表格中,使每行,每列和每条对角线数字和相等?

感谢 @陈老师中小学数学 邀请我回答这个问题。对“1至16十六个数不重复填入4×4的表格中,使每行,每列和每条对角线数字和相等”这个问题可以运用以下思路来解决:
问题描述:把1~16的数字填入4x4的方格中,使得行、列以及两个对角线的和都相等,满足这样的特征时称为:四阶幻方。
大家听过大禹治水的故事吗?相传在那个年代,陕西的洛水常常泛滥成灾,每当河水泛滥之时,会有一直乌龟浮出水面,当时人们也不知道为什么,只是觉得很好奇,于是人们开始研究这个规律。经过一段时间的观察,发现后来发现乌龟背上的龟壳分为9块,横着有三行,竖着有三行,而且每一块里边都有一些小点,每块龟壳里面的点数刚好凑成1-9这9个数字,可是,谁也弄不清楚这些点数到底有什么含义。直到有一年,河水还是泛滥成灾,乌龟又浮上了水面,这时有个小孩在岸边大喊大叫起来:“大家快来看啊,这些小点非常有趣,横着看加起来是15,竖着看,加起来也是15,斜着看加起来还是15!”这个数字之谜竟然被一个小孩子给想明白了。后来大人们觉得大概河神想要每样祭品的数量是15份吧,于是赶紧抬来15头猪、15头牛和15只羊献给河神,果然,从此以后河水再也不泛滥了…
当然了,这只是一个传说,这个乌龟上的图案就是“幻方”。
幻方是把1至n^2的自然数排列成正方形,使它的纵横均有n个数,而把每行、每列、两条对角线的数加起来,它们的和都是相等的,这个和叫做幻和。
幻方的特征是横、竖、斜相加的得数都相等,幻方的幻和会等于n(n^2 1)÷2。
幻方按照纵横各有数字的个数可分为三阶幻方、四阶幻方、五阶幻方、六阶幻方…
一、三阶幻方
三阶幻方:把1-9填入方格,使幻方成立。
它也是一个奇阶幻方,幻和是3×(3^2 1)÷215。那么这里面的数字我们是怎么得来的呢?第一种方法口诀是:九子斜排,上下对易,左右更替,四维挺出。实际就分为四个步骤:
第一步:九子斜排,意思呢就是按照图中的形状斜着排列1-9的9个数字;
第二步:上下对易,也就是最顶端的数字和最底端的数字1和9对换;
第三步:左右更替,即将最左端和最右端的两个数字7和3对换;
第四步:四维挺出,如图所示把这四个数字向四个方向分别挺出。
这样,我们就快速完成了一个三阶幻方。
二、四阶幻方
第一步:把1-16填入下方空格
四阶幻方口诀:一字排开(从小到大),对角不动,上下交换,左右更替。
第二步:首先从左往右、从上往下按数字的大小顺序从小开始排列;
第三步:然后对角是不动的,上下和左右分别交换更替,即可求出这个幻方。
第四步:做完了以后可以检验一下,利用幻和公式求出幻和4×(4^2 1)÷234,然后横、竖、斜分别相加看结果是否相等。
当然解法不只有这一种,不同的填法有不同的结果。
在此列举部分结果如下:
四阶幻方的特点:
1、互换对称的行(列),幻方成立。
2、互换一侧的行(或列),再互换另一侧的行(或列),幻方亦成立。
3、互换不对称的行(或列),再互换另外不对称的行(或列),幻方亦成立。
4、平移互换对角的行或列、平移互换对角,幻方成立。
作者:交通人vlog
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三阶幻方的口诀什么意思?

三阶幻方的口诀:
1 居上行正中央,依次斜填切莫忘,上出框界往下写,右出框时左边放,重复便在下格填,出角重复一个样。
1 居上行正中央——数字 1 放在首行最中间的格子中;
依次斜填切莫忘——向右上角斜行,依次填入数字;
上出框界往下写——如果右上方向出了上边界,就以出框后的虚拟方格位置为基准,将数字竖直降落至底行对应的格子中;
右出框时左边放——同上,向右出了边界,就以出框后的虚拟方格位置为基准,将数字平移至最左列对应的格子中;
重复便在下格填——如果数字{N} 右上的格子已被其它数字占领,就将{N+1} 填写在{N}下面的格子中;
出角重复一个样——如果朝右上角出界,和“重复”的情况做同样处理。