第10讲数阵图二讲解学习Word文档格式.docx

1、纵横图：长期以来，纵横图一直被看作是一种数字游戏。一直到南宋时期的数学家杨辉，才真正把它作为一个数学问题而加以深入的研究。杨辉在他的续古摘奇算法一书中，不仅搜集到了大量的各种类型的纵横图，而且对其中的部分纵横图还给出了如何构造的规则和方法，从而开创了这一组合数学研究的新领域。解决幻方问题的关键是确定中心数和顶点数。（定中间数，填四角数，算其余数）三阶幻方：就是将九个连续自然数填入33（三行三列）的方格内，使每行每列、每条对角线的和相等，这叫做三阶幻方。奇数阶幻方：“罗伯法”“楼贝法”西欧在十六，十七世纪时，构造幻方非常盛行。十七世纪，法E路第十四对构造幻方有着浓厚的兴趣，他专门派De La L

2、oubere（楼贝）出使泰国（1687-1688），Loubere：将在邏罗学的构造作画何奇数阶幻方法的一种统一的方法1居上行正中央，依次斜填切莫忘，上出框时往下填，右出框时左边放，排重便在下格填，右上排重一个样。扬辉方法：扬辉在续古摘奇算法中，写到“九子排列，上下对易，左右相更，四维挺出”杨辉给出的方形纵横图共有十三幅，它们是：洛书数（三阶幻方）一幅，四四图（四阶幻方）两幅，五五图（五阶幻方）两幅，六六图（六阶幻方）两幅，七七图（七阶幻方）两幅，六十四图（八阶幻方）两幅，九九图（九阶幻方）一幅，百子图（十阶幻方）一幅（参见图1-9-3）。其中还给出了“洛书数”和“四四阴图”的构造方法。如“洛

3、书数”的构造方法为：“九子斜排，上下对易，左右相更，四维挺出”。但可惜的是，杨辉只停留在个别纵横图的构造上，没有上升成一般的理论。他所造出的百子图，虽然每一行和，每一列都等于（1+2+3+97+98+99+100）=505，但两对角和不是等于505，直到我国清代的张潮（165？）费了九牛二虎之力才造出第一个两对角和也是505的百子图。偶数阶幻方：对称交换的方法。1、 将数依次填入方格中，对角线满足要求。2、 调整行，对角线数不动，对称行的其它数对调。3、 调整列，对角线数不动，对称列的其它数对调。数阵图：把一些数字按照一定的要求，排列成各种各样的图形，叫做数阵图。1、封闭型：封闭型数阵图的解题

4、突破口，是确定各边顶点所应填的数。为确定这些数，采用的方法是建立有关的等式，通过以最小值到最大值的讨论，来确定每条边上的几个数之和，再将和数进行拆分以找到顶点应填入的数，其余的数再利用和与顶点的数就容易被填出。（16）2、辐射型：辐射型数阵图，解法的关键是确定中心数。具体方法是：通过所给条件建立有关等式，通过整除性的讨论，确定出中心数的取值，然后求出各边上数的和，最后将和自然数分拆成中心数的若干个自然数之和，确定边上其他的数。（19和相等）3、复合型：复合型数阵图，解题的关键是要以中心数和顶点数为突破口。（17，和相等） 典型举例1将18这八个数分别填入右图的中，使两个大圆上的五个数之和都等于

5、21。解：中间两个数是重叠数，重叠次数都是1次，所以两个重叠数之和为212-（1+2+8）=6。在已知的八个数中，两个数之和为6的只有1与5，2与4。每个大圆上另外三个数之和为21-6=15。如果两个重叠数为1与5，那么剩下的六个数2，3，4，6，7，8平分为两组，每组三数之和为15的只有2+6+7=15和3+4+8=15，故有左下图的填法。如果两个重叠数为2与4，那么同理可得上页右下图的填法。1、 把16六个数字填入下图，使每个大圆上四个数字之和都是16。2、 把2、4、6、8、10、12、14、16这八个数分别填入下图，使每个大圆内五个数的和都是44。典型举例2将16这六个自然数分别填入右

6、图的六个内，使得三角形每条边上的三个数之和都等于11。本题有三个重叠数，即三角形三个顶点内的数都是重叠数，并且各重叠一次。所以三个重叠数之和等于113-（1+2+6）=12。16中三个数之和等于12的有1，5，6；2，4，6；3，4，5。如果三个重叠数是1，5，6，那么根据每条边上的三个数之和等于11，可得左下图的填法。容易发现，所填数不是16，不合题意。同理，三个重叠数也不能是3，4，5。经试验，当重叠数是2，4，6时，可以得到符合题意的填法（见右上图）。将38这六个数分别填入下图中，使得每条边上的三数之和都是15。典型举例3将16这六个自然数分别填入下图的六个中，使得三角形每条边上的三个数

7、之和都相等。与典型举例2不同的是不知道每边的三数之和等于几。因为三个重叠数都重叠了一次，由（1+2+6）+重叠数之和=每边三数之和3，得到每边的三数之和等于（1+2+6）+重叠数之和3=（21+重叠数之和）=7+重叠数之和3。因为每边的三数之和是整数，所以重叠数之和应是3的倍数。考虑到重叠数是16中的数，所以三个重叠数之和只能是6，9，12或15，对应的每条边上的三数之和就是9，10，11或12。与例2的方法类似，可得下图的四种填法：每边三数之和=9 每边三数之和=10 每边三数之和=11 每边三数之和=12典型举例4将29这八个数分别填入右图的里，使每条边上的三个数之和都等于18。四个角上的

8、数是重叠数，重叠次数都是1次。所以四个重叠数之和等于184-（2+3+9）=28。而在已知的八个数中，四数之和为28的只有：4+7+8+9=28或5+6+8+9=28。又由于18-9-8=1，1不是已知的八个数之一，所以，8和9只能填对角处。由此得到左下图所示的重叠数的两种填法：“试填”的结果，只有右上图的填法符合题意。说明：以上例题都是封闭型数阵图。一般地，在m边形中，每条边上有n个数的形如下图的图形称为封闭型m-n图。与“辐射型m-n图只有一个重叠数，重叠次数是m-1”不同的是，封闭型m-n图有m个重叠数，重叠次数都是1次。对于封闭型数阵图，因为重叠数只重叠一次，所以已知各数之和+重叠数之

9、和=每边各数之和边数。由这个关系式，就可以分析解决封闭型数阵图的问题。前面我们讲了辐射型数阵图和封闭型数阵图，虽然大多数数阵问题要比它们复杂些，但只要紧紧抓住“重叠数”进行分析，就能解决很多数阵问题。1、 将1、2、3、4、5、6、7、8这八个数分别填入下面的图里，使得每条边上的三个数之和是12。2、将29这八个数填入下图，使每条边上的三个数的和都等于16。把17分别填入左下图中的七个空块里，使每个圆圈里的四个数之和都等于13。这道题的“重叠数”很多。有重叠2次的（中心数，记为a）；有重叠1次的（三个数，分别记为b，c，d）。根据题意应有（1+2+7）+a+a+b+c+d=133，即 a+a+

10、b+c+d=11。因为1+2+3+4=10，11-10=1，所以只有a=1，b，c，d分别为2，3，4才符合题意，填法见右上图。在下面圆圈内的空白处填入7、8、10、12，使每个院内的四个数的和都相等。把19这九个数填入下图的方格中 ，并使每一行、每一列和对角线上的数的和都相等方法一：（1）先填中心数，把19按从小到大顺序排成一排，第五个数填在中心格。（2）将剩下的八个数排成两排，第一排为1、2、3、4、第二排为8、7、6、5即 1 2 3 48 7 6 5（3）根据两排数字填上四个角，四个角的数就是两排中第二、第四列中的四个数，这两列数字按对角填。（4）用对角线的和减去每行或每列知道的数字就

11、完成了。方法二：（1） 将这9个数字按照如下方式排列： 12 4 3 5 76 89（2） 上下两个数互换：1（3）左右两个数互换：7 5 3（4）填入表格即可。1、将2028填入九宫格中，使每行、每列、两条对角线的和相等。1、将1725填入九宫格中，使之成为一个三阶幻方。A基础训练1.把18填入下页左上图的八个里，使每个圆圈上的五个数之和都等于20。2.把16这六个数填入右上图的里，使每个圆圈上的四个数之和都相等。3.将18填入左下图的八个中，使得每条边上的三个数之和都等于15。4.将18填入右上图的八个中，使得每条直线上的四个数之和与每个圆周上的四个数之和都相等。5.将17填入右图的七个，

12、使得每条直线上的各数之和都相等。6.把1，3，5，7，9，11，13分别填入左图中的七个空块中，使得每个圆内的四个数之和都等于34。答案与提示练习17每个圆周的四数之和=12每个圆周的四数之和=13每个圆周的四数之和=14每个圆周的四数之和=15每个圆周的四数之和=163.提示：四个顶点数之和为154（128）=24，四个顶点数有3，6，7，8和4，5，7，8两种可能。经试验只有左下图一个解。4.提示：每条直线或每个圆周上的四个数之和都等于（128）718。填法见右上图。（填法不唯一）5.提示：顶上的数重叠2次，其它数都重叠1次。（127）2顶上数=每条线上的和5，56顶上数=每条线上的和5。由上式等号左端是5的倍数，推知“顶上数”=4。所以每条线上的三个数之和为（564）512。经试验填法如上图。6.与例5类似（见上图）。B冲刺夺冠1. 把18这8个数,分别填入图中的方格内（每个数必须用一次