|
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下+u+z上=S推知,2u=2S-a下-a-z-z上=a上+z下=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上、c上放置数的奇偶性。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上、c上奇偶相异,不妨置a上=1,c上=0。由于幻和S=14=偶数,b上=S-
a上-c上=奇=1。再看上层9个方块上数的奇偶性,u上的数要么偶要么奇,形式的记为u上=1/0。如借用阵列表达式推理过程,初始时置a上=1,c上=0,从u上=1/0出发推理:
| a上 b上 c上
| | 1 1 0| |
1 1 0| | r上 u上
v上 |= | 1/0
|-->| 1/0 | |
x上 y上 z上 | |1/0
0/1| |1/0 0/1
0/1|
至此推知y上为1,从而
| a上 b上 c上 |
| 1 1 0| | 1 1 0 | | r上 u上
v上 |= | 0 |-->| 1 0 1
| | x上 y上 z上 | | 0 1 1|
| 0 1 1 |
由x上=0和z上=1有
| x上 y上 z上| | 0 1
1 | | x y z |=| 1 0 1 | |
x下 y下 z下| | 1 1 0 |
现在a上、u、z下处于大对角线位置,a上=1,z下=0,u=0,形成矛盾。
情况2
如a上=1,c上=1,初始置u上=1/0进行推理:
| a上 b上 c上 | |
1 1 | | 1
0 1| | r上 u上 v上
|=| 0/1
|-->| 0/1 | |
x上 y上 z上 | |
| |1/0 0/1
1/0|
此时只有y上=0,从而
| a上 b上 c上 | | 1 0
1 | | r上 u上 v上 |=| 0 0 0 | |
x上 y上 z上 | | 1 0 1 |
由x上=1,z上=1有
| x上 y上 z上| | 1 0
1 | | x y z |=| 0 0 0 | |
x下 y下 z下| | 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上=0,c上=0,初始置u上=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上
a
a下
r上 b上
r b
r下 b下
x上
u上 c上
x u
c
x下 u下
c下
y上 v上
y v
y下
v下
z上
z
z下 上层
中层
下层
(图1.1)
|