郭先强高次研究成果
1.部分“幻方构造通法”:
当gcd(n,2)=1时,可构造n阶平面雪花幻方;
当gcd(n,2·3)=1时,可构造n阶平面全对称雪花幻方;
当gcd(n,2·3·5)=1时,可构造n阶立体雪花幻方[3];
当gcd(n,2·3·5·7)=1时,可构造n阶立体全对称雪花幻方,且其各个面及对角面(共3n+6个面)上的n2个数1~2次方和亦为定值[2];
当gcd(n,2·3·5·7·11·13)=1时,可构造n阶四维全对称雪花幻方[2];
当gcd(n,2)=1时,可构造n2阶平面二次雪花幻方;
当gcd(n,2·3)=1时,可构造n2阶平面二次全对称雪花幻方;可构造n3阶平面三次全对称雪花幻方[2];
2、部分幻方个案:
8阶平面二次全对称无心幻方;72阶平面二次雪花幻方;
32阶[4]、64阶[2]、81阶[2]、125阶[2]、128阶[2]、256阶[2]平面3次全对称雪花幻方;
256阶平面4次幻方[2],512阶、3125阶平面4次全对称雪花幻方[2],729阶、214阶平面5次全对称雪花幻方[2];
8阶立体雪花幻方,且其各个面及对角面上1~3次方和亦为定值[2];
25阶、32阶立体2次雪花幻方[2]
128阶、256阶、512阶、625阶、729阶立体3次雪花幻方[2];
注:以上幻方往往还同时具有其它更玄妙的性质,如:上述64阶平面3次全对称雪花幻方,若将其划分为82个8×8的小方阵,则每个子方阵均为一个8阶平面全对称幻方;若在这82个小方阵中从任意某个固定位置依次各取一元素,并依序排成一个方阵,亦必为一个8阶平面全对称幻方;且上述所得的共128个8阶平面全对称幻方中,每一个上的64个数的1~3次方和均为定值。(另,本人已证明:在任意维中,理论上存在任意高次的幻方。)
3、关于“双料幻方”:
上述平面幻方中,凡次数不小于2的,均存在同阶平面双料幻方;
上述平面幻方中,凡次数不小于4的,均存在同阶平面二次双料幻方[2](即方阵中各行、各列及两条对角线上的数之积、之和、之平方和均为定值);
128阶、243阶、256阶、512阶、625阶、729阶、1024阶、3125阶平面二次双料幻方[2];
4096阶平面三次双料幻方[2];625阶立体双料幻方[2];
(本人已证明:在任意维中,理论上存在任意高次的双料幻方)
在平面双料幻方选用数字,使其尽可能小方面,有如下结论:
8阶:∑= 600,∏= 67 463 283 888
000(共14位)[5];
9阶:∑= 784,∏= 2 987 659 715
040 000(共16位)[6];
16阶:∑= 6 120,∏= 895 734 233
922 641 284 863 518 373 410 992 128 000(共39位)[7];
以上三组经计算机证明乃为对应阶数下的“幻和”及“幻积”的最小值;
我得到的平面二次双料幻方的最低阶数为128阶,其定积有714位,定和=
110 712 960(共9位),定平方和= 186 587 997 220 416(共15位)
[1] 王志雄,数学美食城,北京:民主与建设出版社,2000,711~716:“现在发现的最高次的等幂和数组是十次的”。本人则可构造任意高次数的(双料)等幂和数组对,并将等幂和指数概念推广到整个整数集;
[2]
也许是因本人孤陋寡闻,这些是我至今尚未见公开报导的概念或结论;
[3] 魏文池,在数学迷宫里漫游——一个千古数学难题的破解,天津大学出版社,1999,65:“奇数阶是否也可排列成立体幻方?这些都是未解决的问题。”
(本人早在十年前(当时17岁)就手工计算出了一个“13阶立体全对称雪花幻方”(其所有截面、对角面均为幻方)。)
[4] 谈祥柏,三度幻方,科学,1994(3),56~58。但该幻方不具备“全对称性”;
[5] 世界之“最”(二),1980年版,其上亦有一个8阶双料幻方,但其∑=
840,∏= 2 058 068 231 856 000(共16位)
[6]
周雷,李力,最早、最佳、最难、最奥妙的幻方,我们爱科学,1988,138(9),6~7,也有一个9阶双料幻方,但其∑=
2 115,∏= 400 617 453 604 515 840 000(共21位)
[7] 梁培基,双重幻方,数学研究与评论,1982(2),14,也有一个16阶双料幻方,但其∑=
52 960,∏= 3 335 450 384 643 333 564 269 252 841 733 273 031 398 135 564 185
600 000(共55位)
[8] 吴振奎,刘舒强,数学中的美 ——数学美学初探,天津教育出版社,1997,134~135,对该问题有叙述,并给出了5组解及一个猜想,利用本系统可彻底解决该问题。