平方幻方

余年寄山水
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2021年02月06日 18:53
最佳经验
本文由作者推荐

工商企业管理专业描述-

2021年2月6日发(作者:风槿如画)












高治源主编









二〇〇八年四月十二日













1.



平方幻方



平方幻方就是把幻方裡的每 一個數平方後所組成的幻方



如果本


身 是幻方,每個數平方後也是幻方,那就是「雙重平方幻方」了。




9


19


61


39


6


32


50


44


8


30


52


42


11


17


63


37


51


41


7


29


64


38


12


18


62


40


10


20


49


43


5


31


34


60


22


16


45


55


25


3


47


53


27


1


36


58


24


14


28


2


48


54


23


13


35


57


21


15


33


59


26


4


46


56



81


361


3721


1521


36


1024


2500


1936


64


900


2704


1764


121


289


3969


1369


2601


1681


49


841


4096


1444


144


324


3844


1600


100


400


2401


1849


25


961


1156


3600


484


256


2025


3025


625


2209


2809


729


784


9


1


1296


3364


576


196


4


2304


2916


529


169


1225


3249


441


225


1089


3481


676


16


2116


3136



平方幻方的发展史




高治源




716000


陕西延安



延安教育学院)




56




8




18




9






20




48




29




10


26




13




64




4




世界上第一个幻方来自于中国,中


国的洛书就是一个三阶幻方。但我国的


15




63




41




50




幻方后来传到了国外,幻方多彩的变幻




55




11




58




45


特征吸引了许多国外的数学家们。



16



61




42




27




39




1 7


世纪,西方构造幻方就非常盛行。在




62




37




51




3


19


世纪末,幻方的研究发生了巨大的变


化,在构造的难度上和奥妙的深度上都



1


已大大超过以往。


1890


年左右一个叫


G.


Pfeffermann


的法国人,首先发明 了第一个八阶和九阶“平方幻方”,在


1901


年,

< p>
法国数学家里利的专著中创作了


200


余幅平方幻 方,


从而展开了高次幻方研


究的新开端,因为平方幻方的各行各 列及两条对角线诸数的和、平方和均相等,


表现出更高级的美妙,


立即引起幻方迷们的重视。


平方幻方的发展历史,


就应该


从法国人


G. Pfeffermann


谈起。



那是在


1891



1



15


日,法国的一个半月刊《


Les Tablettes du


Chercheur


》中,有一道难题引人注目,这正是法国人


G. Pfeffermann


发表了


他在


1890


年构造的第一个平方幻方。


但他并非完全地将他的奇 巧发现告诉人们


,


而是以一个难题的形式部份地呈现了这个平 方幻方


,


如图


1


,是一个


8


阶方阵,


给出了


32


个数字,你可以将


1-64



56


34


8


57


18


47


9


31


的其它数字填入空格中,使


8



8



33


20


54


48


7


29


59


10


及两条对角线诸数的和等 于


260


,平


方和等于


11180


吗?



26


43


13


23


64


38


4


49


问题一出,大家异常惊讶,大


19


5


35


30


53


12


46


60


部分人会怀疑这个事实,许多人努力


15


25


63


2


41


24


50


40


了,但无法成功,只在等待下期的答

案。两星期之后


,



Pfeffermann


在杂志


6


55


17


11


36


58


32


45


中自然发表了他的伟大成就。



本刊并


61


16


42


52


27


1


39


22

发表了社论,称赞这是世界上第一个


平方幻方


(图


2




当时法国出名的




44


62


28


37


14


51


21


3



2



Edouard


卢卡斯

< p>
(1842-1891)


写文大


加赞赏。这之后,


G


.Pfeffermann


有了


一定的名声,





1890




1896


之间,他发表了很多幻方文章。



当你 住惯了一层小房时,突然住到新盖的二层小楼,你会感到更加舒服、


宽敞明亮,


这就是平方幻方给人们带来的喜悦。


因此,


人们 希望看到更多的这种


让人心灵愉悦的数字建筑。



于是在


1891


< br>7



15


日,

< br>G.


Pfeffermann



8


阶平方


幻方发





5




30




12




60


22


3


81


42


34


47


17


59


64


8


55


72


77


52


13


21


4


63


51


29


9


14


37


54


15


71


76


57


32


20


7


33


38


2


68


73


43


12


26


16


58


46


41


36


24


66


80


5


10


27


74


44


49


53


31


19


78


56


70


39


61


69


30


表后的


6

个月


,


在同样的这家半月刊


中,他 又发表了


9


阶平方幻方


(

< p>


3)


,


仍然以难题的 形式出现在人们的面


前。


这个幻方


9< /p>



9


列及两条对角线诸数的


和等于


369


,平方和等于


20049


。并且通过


中心的



4


条线诸数的立方和为



1,225,449




75


62


50


25


6



3


11


67


28


45


1


79


60


18


23


65


35


48


40

< br>这以后,人们开始探讨最小的平方幻方问题了。已知的最小的平方幻方是


8


阶平方幻方(二次幻方)


.


它是平方幻方中 最小的吗


?,Pfeffermann



1890


年发


现第一个


8

< p>
阶平方幻方后,


他就想探讨神秘的


7


阶或更小的平方幻方。


我们前面提


到的法国数学作家


Edouard


卢卡斯,他在这本半月刊里,发表了两篇证明 文章,


他的结论是三阶、


四阶平方幻方不存在,


即使用非连续的数字三阶平方幻方也不


会存在。



可是,


人们仍旧不肯罢休,


后来,


有人竟


然得到图


4


中的“平方数”幻方,它本


11²



23²



68²


53²



139²




107²




29²



41²


37²



127²



46²



58²



身并非幻方,只是



各数平方后,其< /p>


3


13²



103²



149²



31²




17²




17²



31²



79²


32²




113²



94²




3







线



3






59²



28²



23²


61²


71²



137²



47²



67²




61²




S


2


=38307,


< br>6



5


阶“平方数”幻方。


74²



82²



97²



11²



77²





49²



大数学家欧拉在


1770


年就曾得到第一


113²

< br>


59²



41²



97²



83²




4



5


个四阶“平方数”幻方(图


5


)。如果


127²

< br>


29²



73²





109²



不考虑

2


条对角线,用非连续自然数竟然可以


< br> 6


得到四阶行列平


1


35


46


61


=143




35²



46²



61²



=7063







37


71


13


22


=143


37²



71²



13²



22²



=7063


2003


年,法国高


>>>


次幻方网站站长


43


26


67


7


=143


43²



26²



67²





=7063


Christian Boyer




7


62


11


17


53


=143


62²



11²



17²



53²



=7063


已经构造出图


7


=7063 =7063 =7063 =7063



< br>的幻方,



4


行及


=143 =143 =143 =143



< /p>


4


列四数之和是


=120



=3296



5x5 magic square...



...squared



143





< p>


3



37



20



44



16



=120





37²



20²



44²



16²



=3970



7063




这是一个


十分了不起的结


34



35



1



12



38



=120



>>>


34²



35²





12²



38²



=3970



果,但我们仍然


41



8



24



40



=120



7



41²





24²



40²





=3970



会想,当数字变


10



36



47



13



14



=120




8



10²



36²



47²



13²



14²



=3970



大时,是否可得


32²





28²



11²



45²



=3970



一个完整的四阶


32



4



28



11



45



=120



平方幻方呢?但


=120



=120



=120



=120



=120



=120



=3970



=3970



=3970



=3970



=3970



=4004



2004



10


月,英


国剑桥的路加博 士和法国的珍


-


克劳德罗莎数学老师,


分别证明了用非连续整数,


3


阶、


4< /p>


阶、


5


阶、


6< /p>


阶平方幻方都不存在,同样我们也看到我国的幻方爱好者张清


泉,


用很简单的方法证明了四阶平方幻方的情况。


要证明用连续自然 数不能构造


5


阶平方幻方十分简单,因为我们只能找到下列


8


组平方和等于平方幻和的数组:



1


30


9


26


23


22

< br>G1=1,10,14,18,22



G2=2,8,1 4,20,21



29


18


31


2


27


4


G3=2,10,13,16,24



G4=4,5,16,18,22



17


5


12


24


32


21


G5=4,6,13,2 0,22



G6=4,8,10,21,22

< br>;


16


34


13


25


3


20

G7=4,8,12,16,25



G8=5,6,12, 18,24




而要构造


5


阶平方幻方需要


12


组数 组。


现在接近的


5


33


10


35


6


19


8


阶平方幻方,只有


6


条线成立。如果用非连续自然


15


14


11


28


7


36



Christian Boyer


也 得到只有一条对角线不等于平



9


方 幻和的


5


阶平方幻方(



8




< br>对于


6


阶平方幻方,



Pfeffermann


早在


1894


年就获得了图


9


的结果,


这个幻


方只有


6


列各数的平方和都等 于


2701


。如果用非连续自然数我们可以得到只有

< p>
一条对角线不等于平方幻和的平方幻方,中国的张清泉于


2004



5


月不仅构造


成这样 的不完全


6


阶平方幻方(图


10


),而且构造出一个无理数六阶平方幻方


来,图


11


是他在中国幻方论坛上发表的成果



九宫图





局,还可以


构造出六阶


行列平方幻


方来。



12


11



3+8


19





38


2




5


3+8




11



3+6


24


7



3+6



3+20


99



13




42



101


21



38




100




13



44



102





7



3+5


2





87


10




67


3+8




5



3+9




12



61


3+21




6





3+23


89



61


2



88


69




3+6


8




90







23



39




6





2



40


3+21



10


20




3+9





103



3+8


14




41


12




97


3+5



18




105




6


14



3+6


42




97




3+18






85


5


3+18




3+16





10


3+4




7



6


3+16



91



12


62



3


3




66



5



93



62


4




85



68




7



3+15



18



43



102


11


3+19




11



98



15





17


3+3



37





16




2


45



3+16


104




18



37



3+1




5



98


10



3+3




6



3+18



10


12



3+1


6





19





63


7



86




65


2




3+15


1



90



64



9





86



3+16


66


1


92



11


2


6


7


2


6


7


6


7


2


6


7


2


7


2


6


7


2


6


8


4


3


8


4


3


4


3


8


4


3


8


3


8


4


3


8


4





12


2


7


6


8


3


4


6


2


7


4


8


3


7


6


2


3


4


8


2


7


6


8


3


4


6


2


7


4


8


3


7


6


2


3


4


8


中的两个方阵,


是由九宫图


中的两个平方和相等的数


组(

< p>
2



6



7




8



4



3



布局成的,


A

方与


B


方是正


交的(即对应格并置 后,全


方阵中没有重复的数对)



两方 并置后,每个数







y=6



a-2



+



b-1


)计算



< p>







平方幻方,它的两条


对< /p>



线







不相等,但它 却是一


个六阶完美幻方。我







< p>



得到


4m+2


阶平方幻


方,而且


10


阶以上










全的平方幻方。中国


1



131



58



72



190



142



209



197



144



186



64



48



125



15



39



167



19



216



80



93



151



165



103



86



220



27



179



37



74



141



129



198



4



195



50



56



181



12



208



127



145



62



88



30



160



41



104



177



219



217



169



92



35



156



16



78



200



192



136



52



73



2



130



126



14



63



54



150



184



206



94



157



215



77



166



21



43



33



25



180



89



221



159



102



55



3



194



135



204



71



139



147



65



202



121



182



13



51



175



213



44



105



24



161



79



87



155



22



91



32



223



171



124



67



5



137



46



201



193



183



205



60



149



11



69



132



20



42



76



172



163



212



100



96



224



153



174



90



34



26



148



210



70



191



134



57



9



7



49



122



185



66



196



138



164



81



99



18



214



45



170



176



31



222



28



97



85



152



189



47



199



6



140



123



61



75



133



146



10



207



59



187



211



101



178



162



40



82



29



17



84



36



154



168



95



225




13



李文 构造


14



22



26



34


38


阶平方幻方,图


13


是他的


14


阶平方幻方。

< br>


二次幻方的研究历史已有百余年,并且已经证明,


< /p>


2



7


阶二次幻 方不存



[1]


.

西藏潘凤雏用计算机进一步证实了关于


7


阶二次幻方不存在 的结论


.


因此,


寻找满足如下条件的< /p>


7


阶幻方,


称为接近的七阶二次幻方:< /p>



1



有尽可能 多的行


为二次的(或者有尽可能多的列为二次的)


< p>


2


)在满足(


1


)的条件下,有尽可


能多的列(或行)为二次的;


3


)在满足(


1


)和(


2


)的条件下有尽可能多的对

< br>角线为二次的。



2001


年, 法国人


Christian Boyer


找到了第一个这样的幻 方;


2002


年,德


国人


Walter Trump


找到了


13


个接近的七阶二次幻方,其中一个与


Christian

1



38



17



33



23



44



12



的相同;


2004



4


月,另一个德国人


Bogdan


Golunski


找到了< /p>


7



20



22



3



37



40



39




14


个接近的七阶二次幻方.


2004


年底 ,潘凤雏利用计算机


46



14



21



13



25



43



6



证明了如下几个结论:



30



11



41



42



10



5



29





1




接近的七阶二次幻方恰有


7


行、5列或5行 、


7



27



35



2



32



45



8



19


< /p>



1


条对角线为二次的.



2



)接近的七阶二次幻方有且只有


26



16



18



36



0



24



48



86


个等价类;


3




每个接近的七阶二次幻方的 等价类中有


192


31



34



47



9



28



4



15



个同构的幻方。




14



1 4


是潘凤雏构造的接近的


7


阶平方幻方 (只有三线不满


足要求)。但如果用



=196



=7244



7x7 magic square...



...squared



51



8



29



21



26



11



50



7



42



37



31



24



5



=196



=196



=196



=196



51²





29²



21²



26²



11²



32²



10²



53²



18²



33²



43²



50²





42²



37²



31²



24²





=7244



=7244



=7244



=7244



=7244



=7244



=7244



32



10



53



18



33



43



25



34



44



19



39



2



1



41



9



28



54



17



14



47



15



55



12



22



49



13



23



38



6



3



46




34²



44²





41²





>>>


25²


=196




19²



39²





28²



54²



17²



=196



15



14²



47²



15²



55²



12²



22²



=196



=196



=196



49²



13²



23²



38²





46²





45²



30²



35²



27²



48²



45



30



35



27



48



=196



=196



=196



=196



=196



=196



=7244



=7244



=7244



=7244



=7244



=7244



=7244



=7706



非连续自然数,


Christian Boyer


也可以得到只有


1


条对角线不等于平方幻和的


7



平方幻方(


图< /p>


15





2


19


70


1


66


74


73


60


68


72


58


77


15


3


65


4


67


69


71


76


62


63


82


75


61


59


79


6


5


13


49


18


14


78


98


40


25


96


43


44


94


41


27


42


35


91


21


95


37


22


在我国,


8


阶、


9


阶平方幻方有


93


39


23


38


31


90


33


30


29


99


大量的构造方法,


刘志雄、


施学良、


34


100


36


83


45


24


26


28


97


32


丁宗智、孙友、高治源、李抗强、


8


85


64


57


7


56


80


48


16


84

< br>曹陵在他们自己出版的书中都有独


特的构造方法,


吴硕辛 创造的


mi



q



54


11


86


47


87


12


92


20


50


46


语言,可以演算出许多个


8



9


阶平


51


52


88


81


10


55


9


53


89


17

< br>方幻方,具有一种特别的秩序。孙



16


友用


2


次函数幻方,


可 得大量的


8



9



16


阶平方幻方,


他还研究了多元 二次幻方的问题,


有一些成果,


高治源用正交拉


丁方构造


8



9


阶平方幻方,


给人们揭示了数组的一种奇妙的排列关系,

十分有趣。


施学良用差动易位法可构造


8

< br>、


9



16


32


阶平方幻方。


< p>
8


阶平方幻方、


9


阶平方 幻方我们可以说有大量的作品了,


其构造方法也是多


种多样的。 可是,


10


阶、


11

< br>阶、


12


阶平方幻方„„存在吗,多少年来,幻方专家< /p>


们甚至不敢踏入它们的大门。



电脑的发 展给人们的发明创造插上了翅膀,芬兰


boAkademi


大学 有一位出


生于


1982


年叫

< p>


Fredrik


Jansson


的学


8



18



64



29



71



75



105



120



92



46



32



生,虽然他只是读大二学习物理,但


他也学习数学和计算机科学 。


2004



100

< br>


96



87



19



55



3



26



73



69



107



25



1


月, 他看到法国高次幻方网站后,


85



86



50



108



111



40



11



53



2



36



78



首先对


10


阶平方数组进行了研究,



83< /p>



10



57



93



7



90



39



77



119



23



62



找到了


24,643,236


种数组,然后进行


5


103



22



114



21



104



68



59



54



72



38



编程设计,

这大约花了一个星期时间,


然后在自己的型号为



Athlon


2800


< p>
14



31



116



79



44



60



76



41



4



89



106



计算机上运行,计算时间不到


24



82



48



66



61



52



16



99



6



98



17



115



时,


10


阶平方幻方(图


16


),就在年


58



97



1



43



81



30



113



27



63



110



37



轻的大学生面前诞生了。随后他又用


同样的方法获得了


11


阶平方幻方。



4 2



84



118



67



109



80



9



12



70



34



35



中国,


汕头大学的陈沐天利用计算机,


95



13



51



47



94



117



65



101



33



24



20



也构造了一个


11


阶平方幻方


(图


17




88



74



28



0



15



45



49



91



56



102



112



这个幻方具有一种很美的对称 性。其



17


实,

< br>12


阶三次幻方


(图


18



早在



2002


年由德国的



Walter


Trump


先生构造< /p>


成功,他的方法是有开创性的,因而给


Fredrik Jansson


有许多启发。由于


12



三次幻方本身是平方幻方,所以我们不再那样迫切探索


12


阶平方幻方了。



1


22


33


41


62


66


79


83


104


112


123


144


70


5


9


119


45


115


107


93


52


38


30


100


26


136


75


141


35


48


57


14


131


88


97


110


4


74


140


101


124


42


60


37


108


85


103


21


44


122


76


142


86


67


126


19


78


59


3


8


106


49


12


43


102


133


96


39


137


71


69


23


55


27


95


135


130


89


56


15


10


50


118


90


13

< br>阶、


14


132


117


68


91


11


99


46


134


54


77


28


13


阶、


15


阶平方


73


64


2


121


109


32


113


36


24


143


81


72


幻方已经成为


近一二年最热


58


98


84


116


138


16


129


7


29


61


47


87







8 0


34


105


6


92


127


18


53


139


40


111


65


标。

< br>1894


年,


51


63


31


20


25


128


17


120


125


114


82


94








18


G


.Pfeffermann


就构造出 广义(非常规)


14


阶平方幻方。但直至


2005



8


月,

< br>


法国人


Jacques


Gu é


ron


才构造出仅差二行及一条对角线的接近


14


阶平方幻方。


2005



12


月,


Jacques Gué


ron


又构造出仅差一条对角线的最接近


1 3


阶、


14




平方幻方。早在


1900


< p>
1903



1912


年法 国人


Gaston


Tarry


在一个 著作中分别发


表三个接近的


15


阶平方 幻方。其最佳者是最后一个:仅二条对角线不满足二次


幻方。




2003



,


法国


Christian Boyer

对此作了改进,使这个幻方只有一条对


角线不符合要求了,



36


8


103


68


151 166 104


28


190


55


168


78


61


149


我国的李文也有同


样的结果,


15

阶平


114


48


4


177 132 146 124 148 129


77


18


164


11


73


方幻方的山顶只有


33


57


44


9


141 120 189 183 111


59


80


43


158 138


34


135 159 140


72


14


6


162


53


144 152 102


39


153


一步之遥了。




一个令人惊


150 193 171


67


15


84


63


76


115 119


89


26


21


176


奇的结果发生在我


116 195 112


0


5


173


82


66


54


145 105 108 154


50

们中国,


2006



1

< p>
181 109 155


42


157


20


113


37


92


69


41


32


191 126


< p>
17


日早晨,笔者


56


156 133 127


22


46


88


51


19


179 131 161 165


31


刚刚在睡梦中醒来,


65


106


95


110


47


100


58


192


91


178


1


174 136


12


就接到了汕头大学


40


107


29


184 101


83


122 134


2


180


10


147 130


96


计算机系陈钦梧、



74


49


90


123 142 121 182


13


167


25


163


3


85


128


沐天两人的电话,



93


86


185


98


188


71


7


87


137


24


125 169


79


16


们分别高兴地告诉


187


17


62


160


75


27


175


70


35


81


143


64


97


172


我:


2006



1

< p>


14


186


99


23


60


117 194


52


118 170


30


139


94


38


45


日,


15


阶平方幻方



19



(图


20


)诞生了,


1



16



14


阶平方幻方(图


19


)也诞生了,三天当中, 汕头大学陈钦梧成功解


决两个长达一百年的难题,而此时笔者正在撰写此文。

< p>


159


27


193


145


140


57


101


216


15


100


42


30


186


91


178


168


62


213


128


131


37


143


92


215


83


22


47


82


43


214


184


45


105


106


98


17


51


163


52


125


176


188


219


4


147


201


203


154


58


64


0


85


149


14


66


60


155


169


113


189


223


7


171


95


39


74


110


199


190


24


59


67


120


146


156


134


44


87


86


76


211


121


183


72


116


2


12


208


130


198


97


161


204


3


115


175


18


174


32


136


196


29


153


80


107


135


170


122


19


6


191


73


112


151


33


218


205


102


54


89


117


144


71


195


28


88


192


50


206


49


109


221


20


63


127


26


94


16


212


222


108


152


41


103


13


148


138


137


180


90


第一个


16


68


78


104


157


165


200


34


25


114


150


185


129


53


217


1


阶平方幻方是


35


111


55


69


164


158


210


75


139


224


160


166


70


21


23






77


220


5


36


48


99


172


61


173


207


126


118


119


179


40


Gaston


Tarry


10


181


142


177


202


141


9


132


81


187


93


96


11


162


56



1903.

< br>年构


46


133


38


194


182


124


209


8


123


167


84


79


31


197


65









20



16


阶平方幻方


比 较容易,


许多人在探索


16


阶三次幻方 过程中得到大量的


16


阶平方幻方。


在 中


国,高治源的


16


阶行三次幻方、王 忠汉、钱剑平的接近的


16


阶三次幻方,吉林

< br>滕越


80


多岁老人的


16


阶三次幻方探索手稿中,


都有


16

< p>
阶平方幻方的成就。


2005


< br>5


月,



34



52



30



40



28



124



26



64



146



83



85



115



142



172



174



111



231



229



227



223



38



50



147



12



23



88



193



133



217



205



45



8



25



31



252



81



89



56



77



79



132



61



234



110



207



219



42



178



168



226



212



169



245



151



125



201



5



249



112



91



59



49



96



215



106



103



154



208



166



145



241



15



16



161



198



43



58



10



196



180



176



232



199



62



78



82



118



247



214



114



97



44



13



20



238



242



143



139



175



179



195



4



54



203



253



107



127



119



255



55



99



71



185



102



155



244



213



160



130



150



164



94



18



240



93



163



239



17



237



19



86



221



14



21



47



68



189



210



236



67



66



24



9



76



186



202



138



72



6



74



158



2



181



191



190



75



84



109



233



128



248



65



70



137



157



251



129



131



135



183



187



53



3



149



69



182



171



173



36



100



120



122



126



192



148



243



156



101



188



108



254



204



224



228



230



140



159



197



144



1



80



121



90



73



32



7



46



48



87



57



37



220



113



95



60



92



98



117



27



29



33



165



162



153



104



11



22



105



216



41



209



250



184



136



256



152



246



170



211



225



167



177



35



2



235





63



7



123





51




1



60


200



59


8



39


62


61


206



218



134



194



222



141



116




21


15



40



32



49



9



34



26



55



幻方爱好者梦寐以求的规则的< /p>


16


阶三次


18



42



45



21



24



48



43



19



幻方终于问世了,


2005



5


< p>
8


号我们


54



27



35



12



52



29



37



14



刚刚庆祝了中国幻方研究者协会 成立七


64



63



5



6



58



57



3



4



周年,


在 我国广东汕头大学有两位幻方研


50



25



33



16



56



31



39



10



究工作者,

他们的努力奋斗与合作,


为我


国幻方的发展创造了一项奇迹 ,这一天


47



23



20



44



41



17



22



46



16


阶 三次幻方在汕头大学的一台电脑中


11



38



30



53



13



36



28



51



诞生了,


它来到这个世界上,


似乎无声无



2 2


息,


但他却震撼了两位探索者的心,


他们


高兴得几乎要喊叫出来,多少年的盼望,


多少个日



日夜夜的奋战,


多少次失败的考验,


终于感动了上天,


它终于悄然问世,


这正是:


众里寻她千百度„„蓦然回首,那人却在,



灯火阑珊处。从此



,陈钦梧、陈沐< /p>


天两人的名字,与


16


阶三次幻方连在一 起,向世界各地传播!图


21



16< /p>


阶三


次幻方。



值得提到的是我国李文有许多研究平方幻方的公式,


在中国幻方网站中,



发表了他的


25


阶平方幻方 和


35


阶平方幻方。


但他仍然有许多较 高阶的平方幻方


未发表。现在看来


13


阶平方幻方,


17


阶平方幻方,


18< /p>


阶、


19


阶、


2 0


阶平方幻


方应该是人们下一步研究的热点,希望我国的幻方朋 友再夺取新的成就。



最后,


我们谈谈 完美平方幻方的问题,


我们知道完美幻方具有更美妙的特性,


它 的每条泛对角线都等于幻和。


自然,


我们希望得到一个完美平方 幻方,


但人们


努力许多年,没有什么结果。

1903


年,


Gaston Tarry


得到了一个


8


阶平方幻


方兼 完美幻方,觉得很高兴,


1939



H . Schots, Belgium


得到一个


8


阶完美幻


方(



22



,其所有的泛对角线平方和相等,也是一次对


完美平方幻方的


努力。



16


104


150


168


81


99


145


249


256


105


155


88


234


25


22


229


237


30


17


226


231


24


27


236


250


141


6


183


253


119


1


26


247


132


11


71


244 122


101


120


57


184


60


142


152


233


149


121


201


72


204 131


106


48


59


75


199


219


102


230


154


33


203


187


55 214


162


37


94


76


85


210


169


21


175


44


83


188


92 223


87


212


171


68


164


39


96


29


90


221


166


180


173


42


159


217


206


67


50


46


147


238


111


216


62


179


194


35


148


129


208


192


205


123


97


225


100


144


64


80


61 118


15


124


243


191


12


130


248


18


2


117


254


79


5 143


10


125


246


186


13


135


241


23


7


116


251


74


4 138


108


136


56


185


53


126


153


232


156


137


200


73


197 115


103


224


54


70


202


43


107


235


151


209


198


182


58


38


82


213


174


69


165


34


89


28


95


220


163


181


172


47


161


110


160


9


228


19


32


239


167


36


91


77


84


215


176


20


170


45


146


41


195


78


63


222


158


227


98


40


157


113


193


177


196


139


112


240


109


128


255


140


3


178


252


114


8


31


242


133



23


86


189


93 218


51


190


207 211


49


65


52 134


14


66


245 127


< p>
23


是钱剑平的


16


阶泛 对角线三次幻方,这幅


16


阶幻方其


1 6


行、


16




32


条泛对角线全等于


2056


。重要的是它的


32


条泛对角线的和、平方 和、


3


次幂和全部相等。这是一个重要的成果,可以说它是


16


阶三次幻方的一个对称


幻方。陈钦梧讲 :“虽然我在去年5月成功构造了


16


阶三次幻方,但对于泛对


角线幻方还没有充分的研究。


目前世界上还无人能构造出哪一阶 的二次兼泛对角


线幻方,可见问题的难度之大!您的成果已经向这一方向迈出成功重要的 一步,


祝您早日成功”!



钱剑平在他 的“有奖征解”(


2003



8



12


日)公告中称:


“预计,


16


阶(


2



3


)幻方存在,将对第一位取数

1



265


编出者给于奖励,


奖金标准人民币


100


元。(“

< p>
2


”指的是行列为


2


次; “


3


”指的是泛对角线为


3

< p>
次)”,看来钱剑平的追求是执着的。



2000


年,中国幻方专家苏茂挺,经过艰苦努力,终于实现了幻方爱好者多

年的梦想。


两个


18


阶完美平方幻 方


(图


24



构造成功了,


虽然是非连续自然数,


但人们对此优为欣慰,因为 它的美妙令人赞赏。



1



225



711



1086



560



137



988



1378



1305



71



227



729



1114



500



87



946



1316



1237



130



1357



1162



251



741



1131



712



327



893



1321



469



90



564



147



968



1356



1285



6



449



25



1240



2



132



1375



1190



652



277



851



1259



401



20



201



699



1069



496



77



966



1338



1257



66



106



1345



1145



648



267



871



1281



421



85



191



719



1091



516



142



992



1368



1302



70



156



1387



1207



716



337



873



1299



261



721



1109



544



82



942



1326



96



1365



1167



668



332



897



1311



466



89



1121



561



146



1002



1348



1280



50



1291



444



69



1322



1250



5



166



1367



1185



696



272



847



1269



404



21



196



695



1079



499



78



932



1346



1262



22



256



745



101



1341



1155



651



268



837



1289



426



41



192



685



1099



521



98



997



1372



1292



67



161



1391



1197



713



336



907



260



755



1101



539



126



937



97



212



1331



1175



673



288



902



1315



456



86



750



1125



551



143



1001



1382



1272



45



906



1325



436



64



981



1317



1246



15



165



1401



1177



691



316



842



1265



414



24



240



690



1075



509



81



933



1312



1270



27



145



1336



1151



661



271



838



1255



434



46



195



686



1065



529



103



953



1377



1296



57



117



1396



1201



703



333



257



754



1135



531



121



100



1332



1141



681



293



858



1320



460



76



217



706



1130



555



133



998



1381



1306



37



323



903



1324



470



56



113



976



1361



1241



11



162



1400



1211



683



311



886



1260



410



34



235



734



1070



505



91



936



1313



1236



35



122



1352



1206



707



247



751



1134



565



140



1380



1146



657



281



841



1256



400



54



205



689



1066



495



111



958



1333



1301



61



30



110



1335



1142



647



301



863



1276



465



80



152



1397



1210



717



303



881



1304



405




24



平方 幻方的发展,


直接推动了高次幻方的研究热潮,


三次幻方,


四次幻方等,


也在世界各地展开了竞争。


值 得我们中国幻方爱好者自豪的是,


陈钦梧、


陈沐天



16


阶三次幻方,高源和吴硕辛的


256


阶四次幻方,李文、郭先强的


729

< p>
阶五


次幻方,潘凤雏的


243

阶四次幻方、


4096


阶六次幻方和


65536


阶七次幻方都居


于国际领先水平。在法国的一个高 次幻方网站中,记录着世界各地的幻方成果,


2003


年元月, 在国际高次幻方记录表中,只有三阶幻方属于中国幻方的成果,


一年以后,


2004



2


月,这张表设 计了一次至七次的幻方第一个发明者,这七


项的最好记录中,


中 国人竟然独占了五项。


我们可以骄傲地向世界宣告,


幻方故


乡的幻方学子们,赢得了最高荣誉。



不存 在


4


阶平方幻方




张清泉





4


阶方阵如图



令各行列及对角线上一次和互等,得


8

等式



A+B+C+D=E+F+G+H


E+F+G+H=I+J+K+L


„„„„„„„„„



消元化简得其中一些等式如下:




K+F=D+M



I+E=D+Q



B+C=Q+M


令各行列及对角 线上数字二次和相等,得


8


等式,



A



2



+B



2



+C



2



+D



2



=E



2



+F



2



+G



2



+H



2




„„„„„„„„„„„„„„„„



消元化简得其中一些等式如下:




K



2


+F



2


=D



2


+M



2




I



2



+E



2



=D



2



+Q



2





B



2



+C



2



=Q



2



+M



2









联立得


F=D



F =M


,其他等式也得类似结果,这是幻方构造所不允许


的。故< /p>


4


阶平方幻方不可构造。








A


E


I


M


B


F


J


N


C


G


K


P


D


H


L


Q


Z


49


上 的接近的七阶二次幻方有且只有


86


个等价类

< br>



潘凤雏


1,2



高治源



3



(1.


中国地质大学,北京,


1000 83;2.


西藏地质调查院,拉萨,


850000;3.



安教育学院


,


延安


,716000)




摘要



给出


Z


49


上的接近的七阶二次幻方的所有


86


个等价类的代表.




关键词



接近的七阶二次幻方



同构



等价类





1


定义



定义


1



称一个



上的


n


阶矩阵为


n


阶二次幻方


,


如果它的元素两两不同




n


行、


n


列 及两条主对角线上的


n


个元素的和、平方和分别等于定值,分别 称


这两个定值为幻和及二次幻和


.


定义


2



如果 一条线


(


行、列、对角线


)

< p>
上的


n


个元素的和等于幻和且平方和


等于二次幻和,则称这条线为二次的


.


定义


3


[2]



两个


n



(< /p>


二次


)


幻方称为同构的,如果它们的


n


行、


n


列、两条 对


角线上的元素集合所组成的类(集合)也相同,反之,称为不同构.所有同构的


n


阶幻方构成一个等价类,其中的每一个都可以看作是该类的代表


.


定义


4


< /p>


一个


n



(


二次


)


幻方



表),如果



称为最小的

< p>
(代



1


)当

< p>
n


为偶数是,左对角的元素在两条对角线的


2


n


个元素中是最小的;


< br>n


为奇数时,除中心数外,左对角的元素在两条对角线的


2


n-


1


个元素中是最


小的;




2







3< /p>


)对角线元素除外,第一行的最小元素小于第一列的最小元素


.


2


定理



二次幻方的研究历史已有百余年


[1]



并且已经证明,


2



7

< p>
阶二次幻方不存



[1]


.


笔者用计算机进一步证实了


[1]


的 关于


7


阶二次幻方不存在的结论


.


因此,


寻找满足如下条件的


7


阶幻方(称为接近的七阶二次幻方)




1


)有尽可能多的行为二次的(或者有尽可能多的列为二次的);




2


)在满足(


1


)的条件下,有尽可能多的列(或行)为二次的;

< p>



3


)在满足(


1


)和(


2


)的条 件下有尽可能多的对角线为二次的



就成为一个重要的问题< /p>


.2001


年,法国人


Christia n


Boyer


找到了第一个这样的


幻 方;


2002


年,德国人


Walter Trump


找到了


13


个接近的七阶二 次幻方,其中


一个与


Christian


的相同;


2004



4


月,另一个德国人


Bogdan Golunski


找到


了第


14


个接近的七阶二次幻方.


2004


年底,作者利用计算机证明了如下两个定



.



定理


1



接近 的七阶二次幻方恰有


7


行、5列或5行、


7


列和


1


条对角线为二


次的.




定理


2



接近 的七阶二次幻方有且只有


86


个等价类


.


根据


[2]





定理


3


< /p>


每个接近的七阶二次幻方的等价类中有


192

个同构的幻方


.


至此,我们就完全解决了(接近的)七 阶二次幻方的存在性或构造问题


.


3


程序




.




4


等价类的最小代表


< p>
下面以表格的形式给出


86


个等价类的最小代表< /p>


.


(见


Excel


表)















[1]


Christian Boyer


..


[2]


潘凤雏


.

< br>论幻映射、幻群与幻方


.


延安教育学院学报


,2003,17(4):58


~


60.


九阶广义完美雪花平方幻方




苏茂挺



(福州商业汽车运输公司


350011






到目前为止,没有人构造成九阶狭义完美平方幻方,看来很 可能不存在这种


幻方。


狭义的无法构造,


我们只能在广义幻方上下功夫。


本文介绍的是一个广义


九阶完 美雪花平方幻方,


这个幻方还有许多优美的性质,


令人拍案称奇 。


而其巧


妙的构造方法,


还可以用于构 造


16


阶三次幻方、


18


阶完美平方幻方、


36


阶三次


幻方、


36


阶幻方(行列五次)等,真是一种多用途的构造方 案。



一、起点方阵和幻方实例






2


是一个由不大于


152


< p>
81


个自然数组成的九阶完美雪花平方幻方。它


的 幻和是


729


,二次幻和是


83157


。图


2


还是对角线三次幻方,它的两对 角线上


诸数之立方和是


10641213





1


是构造这个幻方的起点方阵。它的第


4


行含有

< br>3


个二次等幂和数组(


1



12



14


)、(


2



9



16


)、(


4


,< /p>


6



17


)。将 第


4


行的各个数都依次加上


99



9



27



0



72

< p>


144



117



135



45


,就得从上到下每一行的各个数(这些加数都是


9

< br>的倍数)。对于图


1


这个起点方阵,采用“下

< p>
1



3


、下


3



1


”的步法,用


数步法就得到图


2


这个幻方。



103



1


15


1



00



1


05



1


08


1



11



1


16



1


01


1



13







13



25



10



15



18



21



26



11



23







31



43



28



33



36



39



44



29



41







4



16



1



6



9



12



17



2



14







76



88



73



78



81



84



89



74



86







148



1


60


1



45



1


50



1


53


1



56



1


61



1


46


1



58







121



1


33


1



18



1


23



1


26


1



29



1


34



1


19


1



31







139



1


51


1



36



1


41



1


44


1



47



1


52



1


37


1



49







49



61



46



51



54



57



62



47



59







161


1



23



1


39



62



105



13



44




6



76



1


08



25



29



9



88



146


1



26



1


51



47




1


29


1



36



59



111



10



41



12



73



158




17



78



148


1



34


1



41



49



116



15



31




1


01



18



43



2



81



160


1



19


1



44



61




1


31


1



47



46



113



21



28



14



84



145




150


1



21


1



52



51



103



26



33




4



89



1


15



11



36



16



74



153


1



33


1



37



54




1


18


1



49



57



100



23



39



1



86



156





1



2



二、正交的两个局部方阵





3


和图


4

< p>
是两个局部方阵,如果将图


3


、图


4


中的数分别用


F



G


表示,


它们与图


2< /p>


幻方(其中的数记作


M


)的内在联系是< /p>



M = 9



F - 1



+ G



1



< /p>


如果将图


3


与图


4


都划分成


9


个相等的正方形,可以看 出,它们都有很简单


的规律性。两者都由下面


3


组二次等幂和数组组成:




1



12



14


)、




2



9



16


)、




4< /p>



6



17


)。






6



4



17



6



4



17



6



4



17



1



9



17



14



16



6



12



2



4








9



16



2



9



16



2



9



16



2



12



2



4



1



9



17



14



16



6








12



1



14



12



1



14



12



1



14



14



16



6



12



2



4



1



9



17









17



6



4



17



6



4



17



6



4



1



9



17



14



16



6



12



2



4








2



9



16



2



9



16



2



9



16



12



2



4



1



9



17



14



16



6








14



12



1



14



12



1



14



12



1



14



16



6



12



2



4



1



9



17









4



17



6



4



17



6



4



17



6



1



9



17



14



16



6



12



2



4








16



2



9



16



2



9



16



2



9



12



2



4



1



9



17



14



16



6








1



14



12



1



14



12



1



14



12



14



16



6



12



2



4



1



9



17







3



4



三、幻方的多种优美性质





2


幻方在它的名称中已经指出有多种特性:< /p>


是完美幻方、


是雪花幻方


(即

< p>
具有中心对称性)、是平方幻方。此外,这个幻方还有下面一些优美性质:



1




三阶一律性



就是幻方中任何一个三 阶方阵诸数之和都是幻和


729


(共有


81


个幻和数组)。



##



#



#























##





















^^























^



^



^






#



















^

































#



















^















#



#



#























#



^
























^



^



^






















#



^




















































#



^
































#



#



#









^














#









^^



^



^
























^














#









































^















#










5



6





















##


^




^^



#


















#


^


















。。





















#


^













^



#





















#


^





























#


^





















^



#






























































#


^


^



#


#


^
















#


^






















^



#






















#


^















。。



#


^




















^^



#





































#


^





##


^























7



8



2


、马步一律性


< br>对于下面


8


个方向的马步:



“下


1



2< /p>


”、



“下


2< /p>



1


”、



“下


1



2


”、



“下


2



1


”、



“下


1



4


”、



“下


4



1


”、


< p>
“下


1



4


”、



“下


4



1




每一个马步数组都是幻和数组


(由于


9


个马步数组恰好将整个正方形盖满了,



而每一种马步 只有


9


个马步数组。这一性质共有


72


个幻和数组)。



3


、三段短线一律化



如图


5


(或图


6

< p>
、或图


7


、或图


8


)分布的三段短线所


在的


9

< br>个方格中的数,都组成幻和数组(图中“。。”、或者“


##

”、“


^^


”所


在的方格看成开始 的方格,


由于从扩展的角度看幻方中任何一个方格可以作为开


始 的方格,


因而每一种短线分布,


都可以找到

81


个幻和数组,


共有


81


×


10


=


810


个幻和数组)。


< p>
说明:由于图


3


与图


4< /p>


都具有这些性质,据公式(


1


)整个幻方 也具有这些


性质。实际上,其中有的幻和数组还是利用图


3


与图


4


发现的。



4



3k


行、


3k


列移动



将这个幻方的前


3k


行移动到幻方的下方,或者将前


3k


列移动到幻方的右方(其中


k


=


0



1< /p>



2


),或者连续作这两种变换,所得到


的方阵仍然是九阶完美兼平方幻方。



5


、把


9


行从上到下分成

< p>
3


组,每一组内部作同样的“移动


k


行”变换(


k


=


0



1



2


),所得到的方阵是九阶行列二次兼完美幻方(变换后其对角线上诸数


之 平方和不具有特殊性)。列方向也具有类似的性质。



6



行列三间隔数组是二次等幂和数组


< /p>


在幻方中任取一个数,


从该数开始,


先按 行方



方向间隔取数(每一行取


3< /p>


个数),再从这


3


个数起,按列方向三间 隔取数,一


共取


9


个数,



9


个数所组成的数组称为行列三间隔数组。



2


幻方


9


个的行列


三间隔数组是二次等幂和数组数组。


将 这些行列三间隔数组依次作为行数组得到



9

< br>所示的方阵,是九阶行二次幻方。



6



123



105



17



134



116



4



121



103






46



36



161



59



43



150



57



29



148



76



139



13



78



141



15



89



152



26






84



137



13



73



144



26



86



151



15



161



62



44



148



49



31



150



51



33






113



16



123



111



2



121



100



9



134



108



9



126



101



2



119



115



16



133



145



54



44



158



61



33



156



47



31






25



88



151



18



81



144



11



74



137






21



74



139



10



81



152



23



88



141



29



146



47



43



160



61



36



153



54






131



115



6



129



101



4



118



108



17



129



111



12



131



113



14



118



100



1






28



153



62



41



160



51



39



146



49



136



10



73



147



21



84



149



23



86






147



11



76



136



18



89



149



25



78



59



41



158



46



28



145



57



39



156



105



12



119



103



1



126



116






14



133




9



10



7


、按照类似于(


1


)的公式

< p>


T = 9



G - 1



+ F



2



< /p>


计算,


得到的图


10

这个九阶方阵也是九阶完美雪花兼平方幻方。



10


幻方显然


具有上文第


1



3



4


项 性质,是否具有其它性质,留给读者自行检验。



只要读者仔细研究,一定还可以找到一些很规则的幻和图形。




一对幻和、二次幻和都相等的八阶二次幻方




李抗强



101



8



43



74



17



116



95



62






28



121



86



55



112



13



94



63



20



113



42



75



104



5






35



66



109



16



87



54



68



33



14



111



56



85



122



27






61



96



115



18



73



44



123



26



53



88



15



110



65



36






6



103



76



41



114



19



48



77



98



3



92



57



22



119



23



118



89



60



99



2



45



80




9



108



71



38



125



32



51



82




50



83



128



29



70



39



12



105



34



67



25



124



7



102



64



93





81



52



31



126



37



72



107



10





106



11



40



69



30



127



84



49





120



21



58



91



4



97



78



47





79



46



1



100



59



90



117



24



彭保旺赠给笔者一对由最初


512< /p>


个非零自然数组成的幻和与二次幻和都相等


16


阶幻方,创造了幻方中的一个新的品种。受其启发,笔者构造了这一对由


最初


128


个非零自然数组成的八阶平方幻方 。



“哥俩好”


8

阶与


9


阶平方幻方







梁培基



巫光桢








124


139




18



53



77



109



42



11



46



85



116



95



132



33



66



6



89



24



59



74



106



39



3



86



121


129




98



67



32



45



12



119



82



145



103



36



9



92



127


142




21



56



50



15



112



81



136



99



62



29



71



138



20



41



76



111


102



133




28



63



16



49



78



115



123



5



91



52



144



26



38



73



108


120




2



88



31



68



97



130



83



118



13



44



58



105


126




8



94



55



141



23



117



84



47



10



65



34



131



96



35



70



125



4



19



54



137


110




43



75



64



27



134


101



114




79



48



17



90



143


107




40



72



87



122



1



80



113



14



51



30



61



100


135




25



60



104



37



69



93



128



7



22



57



140





这两 个平方幻方由连续自然数


1~145


所组成,其幻和分别是:< /p>




S


9


=657, S



2 9


= 65361



S


8


=584, S



2 8


= 54812




这两个幻方:其元素连续不可分,其性质一二次幻和均相等;犹


如亲兄弟一般,


情同手足,


其友谊牢不可破。


我们不妨把他 们称为


“哥


俩好幻方”。



并歌颂之:




老大哥九九岁整,小弟弟八八秋冬,




一二次幻和相等,哥俩好道合志同。





“平方数”幻方



这以后,人们开始探讨最小的平方幻方问题了。已知


的最小的平方幻方是


8


阶平方幻方(二次幻方)


.


它是平


方幻方中最小的吗


?,Pfefferman n



1890


年发现第一个

< p>
8



平方幻方后,他就想探讨神秘的


7


阶或更小的平方幻方。


我们前面提到的法国数学作 家


Edouard


卢卡斯,他在这本


半月刊里,发表了两篇证明文章,他的结论是三阶、四阶


平方幻方不存在,



11²



13²



71²



113²



127²




23²



103²



137²



59²



29²



53²



149²



47²



41²



73²




6


139²



31²



67²



97²





107²



17²



61²



83²



109²



68²



29²



41²



37²



即使用非连续的数字三阶




17²



59²



31²



28²



77²



79²



23²





32²



61²



49²



平方幻方也不会存在。


























127²





74²



46²



113²



82²




4


58²



94²



97²



11²




5






可是,


人 们仍旧不肯罢休,


后来,


有人竟然得到图


4


中的


“平方数”


幻方,

< p>
它本身并非幻方,


只是



各数平方后,



3


< br>3


列一条对角线的


3


数和相等< /p>


S


2


=38307,


6



5



“平方数”



方。大数学家欧拉在< /p>


1770


年就曾得到第一个四阶“平方数”幻方(图


5






(2k + 42)²



(k -


24)²



(4k -


11)²



(8k -


2)²



(4k + 11)²



(8k + 2)²



(2k -


42)²



(k + 24)²



(8k -


18)²



(4k + 21)²



(k -


16)²



(2k + 38)²



(k + 16)²



(2k -


38)²



(8k + 18)²



(4k -


21)²





6


阶“平方数”幻方



Unfortunately to late to be published in the


M.I.


article, I constructed, in June 2005, the first 6x6


magic squares of squares.


If I am right, 6x6 magic squares of squares using squared consecutive integers (0²


to 35²


, or 1²


to


36²


) are impossible. My 6x6 magic square of squares does NOT use squared consecutive integers...


but it is interesting to see the used numbers:




from 0²


to 36²



only excluding


30²


.



It is impossible to construct a 6x6 magic square of squares with a smaller magic sum. But it is


possible


to


construct


other


samples


with


the


same


magic


sum


S2


=


2551,


or


with


other


bigger


sums.



An


interesting


supplemental


characteristics


of


this


sample:


the


3


smallest


integers


(0²


,



,



)


and


the


2


biggest (35²


, 36²


) are used together in the first row.




2005: 6x6 magic square of


squares. S2 = 2551.







36²







35²





33²



20²



29²





13²



25²





14²



24²



31²



12²



21²



32²



11²



15²



22²



16²



34²



18²



23²



10²



19²





7


阶“平方数”幻方



Unfortunately to late to be published in the


M.I.


article, I


constructed, in June 2005, the first 7x7 magic squares of


squares.


17²







28²



27²



26²


工商企业管理专业描述-


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