1 :三阶二元幻方

1 的前三个分图是高治源先生制作的三个 三阶二元幻方 。“ 二元 ”是指每一个方格都有 2 个数(同样要求幻方中的各个数各不相同),在二元三阶幻方中,每一行诸数之和是指该行 6 个数之和(余类推),请读者注意它与一般的幻方的不同之处。这三个幻方曾发表在文献 [11] 上。

    4 17    9 12    2 15       11 19    2 28    6 24        2 17    9 10    4 15   

   3 10    5 14    7 18         5 25  13 17    1 29        7 12    5 14    3 16

   8 13    1 16    6 11       14 16    4 26    3 27        6 13    1 18    8 11

               A  S = 57                               B  S = 90                         C  S = 57

  7 16  17   6    3   8       11 19    2 28    6 24        7 12  17   2   3 16

  5   2    9 10  13 18         5 25    1 29  13 17        5 14    9 10  13  6

15 12    1 14  11   4       14 16    4 26    3 27      15   4    1 18  11  8      

            D  S = 57                          E  S = 90                           F  S = 57

                1   三阶二元幻方三例(前三个高治源作)

        1A 幻方由前 18 个自然数组成,它的各行、各列诸数的平方和都是相等的(都   703 ),两条对角线上诸数的立方和也都是相等的(都是 683 )。这个幻方可以称为三阶二元行列二次兼线二次幻方。图 1D 是作者的一个学步之作它具有图 1A 幻方各个优美性质(它的两条对角线上诸数之平方和是 623 )。

        1B 幻方的首末两行诸数的平方和、立方和、四次方和、五次方都是相等的,它同时是一个三阶二元完美幻方。有趣的是在保持各个二元数组不变的条件下,将这个幻方同一行的三个二元数组作任何一种调整,所得到新幻方都具有原幻方优美性质。例如图 1E 是作变换所得到的一个新的三阶二元幻方。

        1C 幻方的首末两行诸数的平方和都是 715 、诸数的立方和都是 10089 ,它的首末两列诸数的平方和都是 691 、诸数的立方和都是 9415 。这个幻方也是三阶二元完美幻方。   1F 是作者仿照图 1C 幻方制作的(它的四个数据依次是 751 11115 655 8379 )。

       

2 :三阶四元完美、行列三次兼线三次幻方

         2B 是一个三阶四元完美幻方,它又是一个三阶四元行列三次兼线三次幻方。它由前 36 个自然数组成,它的幻和为 222 。它的各行、各列上诸数之平方和都是 5402 、诸数之立方和都是 147852 。另一方面,它的两条对角线上诸数之平方和都是 5362 、诸数之立方和都是 145632 。它的性质与图 1A 幻方类似。图 2A 幻方是如何制作的呢?这里作一个简单的介绍: 1 、各个方格的第一个数,就是一个三阶幻方的各个数; 2 、将每一个方格的数分别加上 9 18 27 ,依次写在该方格中。 3 、将各个方格中第二个数顺时针方向旋转 90 度、将各个方格的第三个数顺时针方向旋转 270 度、将各个方格的第四个数顺时针方向旋转 180 度,就得到图 2A 幻方。例如第二步左上角方格中 4 个数依次是 4 13 22 31 ,数 13 应该成为右上角方格的第二个数、数 22 应该成为左下角方格的第三个数、数 31 应该成为右下角方格第四个数。

由于图 1A 幻方的各个二元数组恰好都是图 2A 幻方的各个四元数组的前两个数,因而同时揭示了图 1A 幻方的制作方法。

        我们在第一章已经指出,三阶幻方只有一个,它不是完美幻方,也不是行列二次幻方。在阶数不增大的条件下,只有增加“元数”才能使之成为完美幻方,同时成为行列二次(行列三次)幻方。

                 4 17 20 33      9 12 25 28      2 13 24 35

                 3 10 27 34      5 14 23 32      7 18 19 30

                 8 15 22 29      1 16 21 36      6 11 26 31

                 4    三阶四元完美、行列三次兼线三次幻方