多维幻方通解公式
一、多维幻方的定义
1、二维幻方:将幻方由数组H(X1,X2)表示,称H(X1,X2)为二维幻方。
2、三维幻方:将幻立方由数组H(X1,X2,X3)表示,称H(X1,X2,X3)为三维幻方。
3、多维幻方:m维数组H(X1,X2,X3,······,Xm)如果满足"幻方属性",称为M维幻方。
二、二维幻方公式
H(X1,X2)=N*MOD(aX1+bX2+p,N)+MOD(cX1+dX2+q,N)+1 (1)
N为幻方阶数,N不是2,3的倍数,a,b,c,d,p,q都是整数,如果a,b,c,d与N互质,且(ad-bc)、(a±b)、(c±d)都不等于0并与N互质。
那么(1)式就是一个N阶完美幻方的解。例:
H(X1,X2)=7*MOD(X1+2X2,7)+MOD(X1+3X2,7)+1是一个7阶完美幻方。
H(X1,X2)=11*MOD(2X1+X2,11)+MOD(X1+3X2,11)+1是一个11阶完美幻方。
H(X1,X2)=13*MOD(5X1+2X2+1,13)+MOD(X1+7X2,13)+1是一个13阶完美幻方。
H(X1,X2)=N*MOD(X1+2X2,N)+MOD(X1+3X2,N)+1是一个N阶完美幻方。(N与6互质)(N=5,7,11,13,17,19,23,25,…….)
以上几例大家很容易验证。
当N是2,3的倍数时,a,b,c,d要详细讨论且MOD(aX1+bX2+p,N)函数要进行修正。
三、三维幻方公式
H(X1,X2,X3)=N*N*MOD(A1X1+B1X2+C1X3+P1,N)
+N*MOD(A2X1+B2X2+C2X3+P2,N)+MOD(A3X1+B3X2+C3X3+P3,N)+1 (2)
N为幻立方阶数,N不是2,3,5,7的倍数,Ai,Bi,Ci,pi都是整数,如果Ai,Bi,Ci与N互质,且三阶行列式┃Ai Bi Ci┃、(Ai±Bi)、(Ai±Ci)、(Bi±Ci)、(Ai±Bi±Ci)都不等于0,并与N互质。
那么(2)式就是一个N阶完美幻立方的解。例:
H(X1,X2,X3)=N*N*MOD(X1+2X2+4X3,N)
+N*MOD(4X1+X2+2X3,N)+MOD(2X1+4X2+X3,N)+1
是一个N阶完美幻立方,N不是2、3、5、7的倍数,N=11,13,17,19,23,29,31,37,….
当N是2,3,5,7的倍数时,Ai,Bi,Ci要详细讨论且MOD(AiX1+BiX2+CiX3+Pi,N)函数要进行修正。
四、多维幻方公式
H(X1,X2,X3,….Xm)=N^(m-1)*MOD(A11X1+A12X2+A13X3+…A1mXm+P1,N)
+N^(m-2)*MOD(A21X1+A22X2+A23X3+…A2mXm+P2,N)
+N^(m-3)*MOD(A31X1+A32X2+A33X3+…A3mXm+P3,N)
+…..
+…..
+MOD(Am1X1+Am2X2+Am3X3+…AmmXm+Pm,N)+1 (3)
N为m维幻方阶数,N是不含小于2^m的质数因子的数,Aij、Pi都是整数,如果Aij与N互质,且m阶行列式┃Aij┃、[Ai(j1)±Ai(j2)]、[Ai(j1)±Ai(j2)±Ai(j3)]、…
[Ai(j1)±Ai(j2)±Ai(j3)±….. ±Ai(jm)]都不等于0,并与N互质。
那么(2)式就是一个N阶完美多维幻方的解。例:
H(X1,X2,X3,X4)=N^3*MOD(X1+2X2+4X3+8X4,N)+N^2*MOD(8X1+X2+2X3+4X4,N)
+N*MOD(4X1+8X2+X3+2X4,N)+MOD(2X1+4X2+8X3+X4,N)+1
是一个N阶完美四维幻方,N不是2、3、5、7、11、13的倍数,N=17,19,23,29,31,37,….
当N是2,3,5,7,11,13的倍数时,Aij要详细讨论且MOD(Ai1X1+Ai2X2+Ai3X3+Ai4X4+Pi,N)函数要进行修正。
H(X1,X2,X3,X4,X5,X6)=N^5*MOD(X1+2X2+4X3+8X4+16X5+32X6,N)
+N^4*MOD(32X1+X2+2X3+4X4+8X5+16X6,N)
+N^3*MOD(16X1+32X2+X3+2X4+4X5+8X6,N)
+N^2*MOD(8X1+16X2+32X3+X4+2X5+4X6,N)
+N*MOD(4X1+8X2+16X3+32X4+X5+2X6,N)
+MOD(2X1+4X2+8X3+16X4+32X5+X6,N)+1
是一个N阶完美六维幻方,N不是2、3、5、7、11、13、17、19、23、29、31、37、41、43、47、53的倍数,N=61,71,73,79,….
当N是含有小于64的质数因子时,
Aij要详细讨论且MOD(Ai1X1+Ai2X2+Ai3X3+Ai4X4+Ai5X5+Ai6X6+Pi,N)函数要进行修正。