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这个题目的数学背景是组合数学的存在性问题,这个问题成为幻方问题。解法如下:

【解】不存在。结合图1.1推证如下:

首先,如存在,凡是几何中心位于一直线的3个小立方体的数码之和(也成为幻和)应是(1+2+…+27)/9=42=S。

其次,从a+u+z=S,a+u+z=S推知,2u=2S-a-a-z-z=a+z=S-u,所以u=S/3=14。

在大立方体几何中心上的小方块u=14的结论下,考察角块a、c放置数的奇偶性。为简单起见,用1表示奇,0表示偶,借用模2加法。

情况1 设a、c奇偶相异,不妨置a=1,c=0。由于幻和S=14=偶数,b=S- a-c=奇=1。再看上层9个方块上数的奇偶性,u的数要么偶要么奇,形式的记为u=1/0。如借用阵列表达式推理过程,初始时置a=1,c=0,从u=1/0出发推理:

| a b c |  | 1   1    0|   | 1   1    0|
| r u v |= |    1/0    |-->|    1/0    |
| x y z |  |1/0     0/1|   |1/0 0/1 0/1|

至此推知y为1,从而

| a b c |  | 1 1 0|   | 1 1 0 |
| r u v |= |   0  |-->| 1 0 1 |
| x y z |  | 0 1 1|   | 0 1 1 |

由x=0和z=1有

| x y z| | 0 1 1 |
| x   y  z  |=| 1 0 1 |
| x y z| | 1 1 0 |

现在a、u、z处于大对角线位置,a=1,z=0,u=0,形成矛盾。

情况2 如a=1,c=1,初始置u=1/0进行推理:

| a b c | | 1  1   |   | 1    0   1|
| r u v |=|   0/1  |-->|    0/1    |
| x y z | |        |   |1/0 0/1 1/0|

此时只有y=0,从而

| a b c | | 1 0 1 |
| r u v |=| 0 0 0 |
| x y z | | 1 0 1 |

由x=1,z=1有

| x y z| | 1 0 1 |
| x   y  z  |=| 0 0 0 |
| x y z| | 1 0 1 |

这样27个小方块,只有8个角块为奇数,不能占满1到27的14个奇数,矛盾。

情况3 如a=0,c=0,初始置u=1/0进行推理,同情况2相仿,推出第一层全为偶数,从而整个27块全为偶数,矛盾。

【解毕】

           a                       a                       a
       r      b               r       b               r      b
   x      u      c      x       u       c       x      u      c
       y      v               y       v               y      v
            z                       z                        z
         上层                    中层                   下层                 (图1.1)

 


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