巧填幻方

《奥赛天天练》第25讲《巧填幻方》。

概念：如果一个n×n 矩阵（教材中表现为方格图）的每行，每列及两条对角线的元素之和都相等，且这些元素都是从1到 n×n 的自然数，这样的矩阵就称为n阶幻方。

有关幻方问题的研究在我国已流传了两千多年，这是一类形式独特的填数字问题。

本讲主要介绍比较简单的三阶幻方的填写，三阶幻方就是n=3时的幻方。

三阶幻方的填法：三阶幻方传说最早出现在夏禹时代的“洛书”，在北周的甄弯注《数术记遗》一书中记有三阶幻方的填法：九宫者，二四为肩，六八为足，左七右三，戴九履一，五居中央。

三阶幻方的构造方法：我国南宋时期杰出的数学家杨辉，是最早系统研究幻方的数学家。

他曾将幻方命名为“纵横图” (三阶幻方也叫络书或九宫图)，并给出了三阶、四阶幻方构造方法的说明，四阶以上幻方，杨辉只画出图形而未留下作法。

但他所画的五阶、六阶乃至十阶幻方全都准确无误。

杨辉在在《续古摘奇算法》中，总结出了三阶幻方构造的方法：“九子斜排，上下对易，左右相更，四维挺出。

”意思是：先把l～9九个数依次斜排（如下图一），再把上l 下9两数对调（如下图二），左7右3两数对调（如下图三），最后把四面的2、4、6、8向外面挺出（如下图四），这样就构造了一个三阶幻方。

1 9 94 2 4 2 4 2 4 9 27 5 3 3 5 7 3 5 7 3 5 78 6 8 6 8 6 8 1 69 1 1图一图二图三图四三阶幻方的填法不是唯一的，矩阵的第一行与第三行对调，或第一列与第三列对调，可以得出4种填法，将其中的任意一种填法旋转90°，又可以得到另外的4种填法。

例如，将上面图四的第一列与第三列对调，就可以得出前面口诀中的填法。

三阶幻方的构造原理：通常我们把幻方中每行3个数的和称为幻方的幻和，幻方正中心的那个数叫做中心数，中心数也就是这9个数的中位数。

从1到9这9个数的和为：1+2+3+…8+9=45；则三阶幻方每行3个数字之和即幻和为：45÷3=15。

§2.4 火眼金睛——巧填幻方08年 月 日 偶滴大名【知识要点】将九个不同的数填在3×3（三行三列）的方格中，如果满足每个横行、每个竖列和每条对角线上的三个数之和都相等，那么这样的图称为“三阶幻方”，这个相等的和称为幻和。

在三阶幻方中有：中间数A=总和÷9=幻和÷3 D=（B ＋C ）÷2 【典型例题】例1 请你把5，6，7，8，9，10，11，12，13这几个数字填入下面的方格中组成一个三阶幻方。

例2 找出九个连续的自然数，分别填入下图的空格内，构成一个幻和为60的三阶幻方。

例3 在下面空格中填入七个自然数，使得每行、每列及每条对角线上的三个数之和是60。

例4 在下图中的空格内填入不大于15且互不相同的自然数，使每一个横行、每一竖列及每条对角线上的三个数之和都等于30。

D B AC13278随堂小测偶滴大名偶滴成绩1．将2，4，6，8，10，12，14，16，18这九个数分别填入下面图中的方格内，使每行、每列和每条对角线上的和都相等。

2．用3～27这25个数排成一个五阶幻方。

3．请编出一个三阶幻方，使其幻和为24。

4．请在下面的空格中填上适当的数，使其成为一个幻和为27的幻方。

565．在下图的空格中填入不大于15且互不相同的自然数，使其成为幻和为30的幻方。

14课后作业偶滴大名 偶滴成绩1．请自编一个幻和为90的三阶幻方。

2．补充下面的幻方，使其幻和为33。

3．将图中的数重新排列，使得横行、竖行、对角线上的三个数的和都相等。

奥运知识１．国际奥委会的英文名称缩写为＿＿＿＿＿＿＿。

ａ．ＩＯＣ ｂ．ＮＯＣ ｃ．ＦＩＦＡ2．＿＿＿＿＿＿＿＿是第一个主办夏季奥运会的亚洲城市。

ａ．日本东京 ｂ．中国北京 ｃ．韩国汉城3．在现代奥运会史上有＿＿＿＿＿＿＿届夏季奥运会因战争未能举办。

ａ．３ ｂ．４ ｃ．５4．女子选手从第＿＿＿＿＿＿＿届奥运会开始，被允许参加奥运会田径比赛。

这就是传说中神秘的幻方，让我们走进今天的课堂，一起来研究一下幻方的这是传说中神秘的幻方，我们走进今天的课堂，起来研究下幻方的
阶幻方……
幻和：幻方中每行/列/对角线的数的和。

幻和：15
【幻方填法】
民谣
四海三山八仙洞，九龙五子一枝连；；二七六郎赏月半，周围十五月团圆。

周围十月团圆把1－9这九个数填入下面的九宫格中，不能重复，使得每一行，每一列，每条对角线上的三个数的和相等。

试编出一个三阶幻方，使其幻和为30，而且幻方中没有重复的数。

中间数：在奇数阶幻方中填在最中间的数。

中中中
观察下三阶幻方：
幻和＝(1＋2＋3＋…＋8＋9)÷3＝15
中间数＝15÷3＝5
在下图中的A、B、C、D处填上适当的数，使下图成为一个三阶幻方。

【三阶幻方性质】
角块等于对角两棱块之和的一半
在下图空格中填入7个自然数，使每行、每列、每一对角线三数之和为90把1-16这十六个数填入下面的图中，不能重复，使得每一行，每一列，每条对角线上的四个数的和相等。

在下图的每个方格中填入一个数字，使得每行、每列以及每条对角线
上的方格中的四个数字都是1，2，3，4。

⑴幻和＝总和÷3
⑵中心数＝幻和÷3＝总和÷9
“T型台”
⑶型台
c＝(a＋b)÷2
二三阶幻方填法
二、三阶幻方填法。

幻方的口诀顺口溜
1. 幻方真奇妙，口诀要记牢，一居上行正中央，这个例子很明了，就像找到了宝藏的钥匙哟！比如3×3 的幻方，数字1 不就放在最上面一行的正中央嘛！
2. 依次斜填切莫忘，哎呀呀，可别小看它呀！就像走迷宫有了方向一样。

你看那个 4 不就斜着填下去嘛！
3. 上出框时往下填，这多有意思呀，就好比球弹到了地上又弹起来。

像 7 超出框了，不就往下填嘛！
4. 右出框时往左填，嘿，是不是很好玩呀，如同汽车拐弯换了个道儿。

数字 9 不就这样填嘛！
5. 排重便在下格填，哇塞，这感觉就像纠错一样呢！要是碰到重复的数字，不就往下一格填嘛，就像避开障碍。

6. 右上排重一个样，可不是嘛，就像遇到同样的困难有同样的解决办法。

比如右上有数字了，也得这样处理呀！
7. 幻方口诀真好用，绝对让你大不同，你想想，用了口诀解幻方多轻松呀！
8. 记住口诀不慌张，仿佛有了定海神针呀！不管遇到啥样的幻方都不怕啦！
9. 轻松玩转幻方界，哎呀呀，那感觉就像武林高手称霸江湖一样呢！
10. 幻方口诀顺口溜，大家一定要记熟，真的超级有用处哟！就像拥有了神奇的魔法棒！
我的观点结论：幻方的口诀顺口溜真的太重要啦，能让我们快速掌握幻方的技巧，大家一定要好好记住呀！。

一起来学一学｜三阶幻方的填写技巧及其扩展应用三阶幻方是最简单的幻方，又叫九宫格，是由1,2,3,4,5,6,7,8,9九个数字组成的一个三行三列的矩阵，其对角线、横行、纵向的和都为15，称这个最简单的幻方的幻和为15。

中心数为5。

例题一用1，2，3，4，5，6，7，8，9填入三阶幻方中，使横竖斜的和相等。

例题一解析（1）1，2，3，4，5，6，7，8，9为公差是1的等差数列，求和：1+2+3+4+......+9=(1+9)×9÷2=45等差数列和=(首项+末项）×项数÷2（2）求出横竖斜的和为：45÷3=15（3）求出中间数为：15÷3=5例题一（4）列出3个数相加和为15的算式1+5+9 1+6+82+5+82+4+93+5+7 2+6+74+5+6 3+4+8例题一（5）◉在横竖斜中都会共用3次，看上面算式出现3次的有2，4，6，8由2+5+8，4+5+6两个算式可以看出2和8、4和6应分列对角。

例题一（6）按横竖斜的和为15将剩余空填满例题一例题二用1， 4， 7， 10， 13， 16， 19， 22， 25填入9宫格，是横竖斜的和相等。

例题二解析（1）1， 4， 7 ，10， 13， 16 ，19 ，22， 25 为公差是3的等差数列；例一中的1，2，3，4，5，6，7，8，9 为公差是1的等差数列。

1 2 3 4 5 6 7 8 91 4 7 10 13 16 19 22 25对照前一个三阶幻方数字位置可以直接填出例题二这里来前面的方法验证一下：1+4+7+……+25=26×9÷2=117可求出横竖斜的和117÷3=39中间数为39÷3=13例题二列出3个数相加和为45的算式1+13+25 1+16+224+13+224+16+197+13+19 4+10+2510+13+16 7+10+22得出4个角的数分别为4，10，16，22按规律即可填写完整例题三将如图的三阶幻方填写完整。

这就是传说中神秘的幻方，让我们走进今天的课堂，一起来研究一下幻方的这是传说中神秘的幻方，我们走进今天的课堂，起来研究下幻方的
阶幻方……
幻和：幻方中每行/列/对角线的数的和。

幻和：15
【幻方填法】
民谣
四海三山八仙洞，九龙五子一枝连；；二七六郎赏月半，周围十五月团圆。

周围十月团圆把1－9这九个数填入下面的九宫格中，不能重复，使得每一行，每一列，每条对角线上的三个数的和相等。

试编出一个三阶幻方，使其幻和为30，而且幻方中没有重复的数。

中间数：在奇数阶幻方中填在最中间的数。

中中中
观察下三阶幻方：
幻和＝(1＋2＋3＋…＋8＋9)÷3＝15
中间数＝15÷3＝5
在下图中的A、B、C、D处填上适当的数，使下图成为一个三阶幻方。

【三阶幻方性质】
角块等于对角两棱块之和的一半
在下图空格中填入7个自然数，使每行、每列、每一对角线三数之和为90把1-16这十六个数填入下面的图中，不能重复，使得每一行，每一列，每条对角线上的四个数的和相等。

在下图的每个方格中填入一个数字，使得每行、每列以及每条对角线
上的方格中的四个数字都是1，2，3，4。

⑴幻和＝总和÷3
⑵中心数＝幻和÷3＝总和÷9
“T型台”
⑶型台
c＝(a＋b)÷2
二三阶幻方填法
二、三阶幻方填法。

巧填幻方一、什么叫幻方？（通俗点说）把一些有规律的数填在纵横格数都相等的正方形图内，使每一行、每一列和每一条对角线上各个数之和都相等。

这样的方阵图叫做幻方。

幻方又分为奇数阶幻方和偶数阶幻方。

奇数阶幻方是指横行、竖列都是单数（即3、5、7、9……）的方阵图。

偶数阶幻方是指横行、竖列都是双数（即4、6、8、10……）的方阵图。

二、奇数阶幻方在第一行居中的方格内放1，依次向右上方填入2、3、4…，如果右上方已有数字，则向下移一格继续填写。

(1) 将1放在第一行中间一列；(2) 从2开始直到n×n止各数依次按下列规则存放：按 45°方向向右上方行走，每一个数存放的行比前一个数的行数减1，列数加1(3) 如果行列范围超出矩阵范围，则回绕。

例如1在第1行，则2应放在最下一行，列数同样加1；(4) 如果按上面规则确定的位置上已有数，或上一个数是第1行第n列时，则把下一个数放在上一个数的下面。

例：3阶幻方例：5阶幻方三、偶阶幻方1、双偶阶幻方:四阶幻方，八阶幻方,....,4m阶幻方，采用对称元素交换法。

将幻方等分成m×m个4阶幻方，将各4阶幻方中对角线上的方格内数字与n阶(n=4×m)幻方内以中心点为对称点的对角数字进行交换。

首先把数1到n×n按从上至下，从左到右顺序填入矩阵，然后将方阵的所有4×4子方阵中的两对角线上位置的数关于方阵中心作对称交换，即a(i,j)与a(n-1-i,n-1-j)交换，所有其它位置上的数不变。

(或者将对角线不变，其它位置对称交换也可)1) 把自然数依次排成方阵2) 把幻方划成4*4的小区,每个小区划对角线,3) 把这些对角线所划到的数,保持不动,4) 把没划到的数,按幻方的中心,以中心对称的方式,进行对调。

例：4阶幻方第一步，先把1放在4阶幻方4个角的任意一个角格，按同一个方向按顺序依次填写其余数。

如下所示：第二步，进行对称交换（有两种对称交换的方法）。

幻圆幻方数学题巧解
幻圆幻方是一种数学谜题，它要求将数字填入一个圆形或方形的网格中，使得每行、每列和对角线上的数字之和都相等。

以下是一些巧解幻圆幻方的方法：
1. 找出关键数字：通常，幻圆幻方中会有一个或几个关键数字，它们的位置可以帮助确定其他数字的位置。

例如，如果一个幻圆幻方中有一个数字在中心位置，那么它的周围数字的和应该相等。

2. 利用对称性：幻圆幻方具有对称性，这意味着如果你在某个位置填入一个数字，那么在对称位置上填入相同的数字也可以满足条件。

例如，如果一个幻圆幻方中有一个数字在左上角，那么在右下角填入相同的数字也可以满足条件。

3. 利用数学公式：对于某些幻圆幻方，你可以使用数学公式来确定数字的位置。

例如，对于一个 n 阶幻方，你可以使用公式 (n/2)^2 + 1 来确定中心数字的位置。

4. 试错法：如果以上方法都不适用，你可以尝试使用试错法。

将数字填入网格中，然后检查每行、每列和对角线
上的数字之和是否相等。

如果不相等，尝试调整数字的位置，直到满足条件为止。

需要注意的是，不同的幻圆幻方可能需要不同的方法来解决，因此需要根据具体情况选择合适的方法。