多功能组合幻方

 梁培基   顾同新

         (原载《数学传播》1990年第三期pp-8289 

一、前言

[1]中,我们介绍了用“方阵定位法”构造平方幻方与双重幻方的方法,又将现有的幻方分为三种类型(和幻方、平方幻方、双重幻方)。

本文谈谈在一个幻方之中分别具有上述三种性质的幻方——“多功能组合幻方”。

阅读本文之前,请先参阅[1] 

二、基本定义

“和幻方”种类繁多,今介绍与本文有关的三种:

关于中心对称的两元素之和都相等的幻方,称为“雪花幻方”。

每行、每列及每条对角线(包括折断对角线)上n个元素之和都等于定值的幻方,称为“全对称”幻方。

既具有“雪花幻方”的性质,又具有“全对称幻方”的性质的幻方,称为“超级和幻方”(或‘优化和幻方’)。

平方幻方:在一个平方幻方中,如果分别具有“雪花幻方”、“全对称幻方”或“超级和幻方”的性质,则分别称为“雪花平方幻方”、“全对称平方幻方”或“超级平方幻方”。

组合幻方:在如果一个高阶次(大)幻方,由几个低阶次(小)幻方组成,我们称这个高阶次(大)幻方为“组合幻方”,这些低阶次(小)幻方为“子幻方”。

多功能组合幻方:如果一个“组合幻方”的“子幻方”,分别具有多种功能(具有和幻方、平方幻方及双重幻方的性质),则称为“多功能组合幻方”。

三、16阶多功能组合幻方

1是一个16阶多功能组合幻方,从从整体来看他是一个16阶和幻方,S16=6624。他的子幻方分别具有双重幻方、平方幻方、和幻方的性质。为便于叙述,将图1(设图1H)分为四个8阶子幻方。     

  H=    

 H11 H12  
H21  H22 

         各个子阵的性质如下:

  H11是一个8阶双重幻方,S8=33128=2,04881,89550,66563,68000

  H12是一个8阶平方幻方,S8=3312S 28=2635900

  H21是一个8阶和方幻方,S8=3312,由44阶和幻方组成,其元素全部是奇数。

  H22是一个8阶和方幻方,S8=3312,由44阶和幻方组成,其元素全部是偶数。 

170

267

744

485

 95

396

609

546

  2

 19

803

816

804

823

 15

 30

 99

380

637

522

178

255

776

465

820

807

 31

 14

 18

  3

819

800

623

510

 97

372

792

475

182

261

 23

  6

812

799

827

808

 26

 11

760

495

174

273

595

534

 93

388

811

824

 10

 27

  7

 22

796

815

435

728

285

198

558

679

340

 89

 13

 32

806

821

801

818

  4

 17

582

651

356

 85

455

696

297

190

817

802

 20

  1

 29

 16

822

805

364

 87

594

665

291

186

445

680

 28

  9

825

810

814

797

 21

  8

279

194

425

712

348

 91

570

693

798

813

  5

 24

 12

 25

809

826

 49

777

757

 73

125

697

607

227

106

166

666

718

220

336

500

600

761

 69

 53

773

619

215

137

685

698

686

138

134

560

540

280

276

 71

755

779

 51

221

601

703

131

162

110

722

662

328

228

608

492

775

 55

 67

759

691

143

209

613

690

694

130

142

548

552

268

288

 57

769

749

 81

155

667

585

249

114

158

674

710

236

320

516

584

753

 77

 61

765

597

237

167

655

706

678

146

126

576

524

296

260

 79

747

771

 59

243

579

673

161

154