三階幻方

三階幻方

三行三列的矩陣
三階幻方是最簡單的幻方,又叫九宮格,是由1,2,3,4,5,6,7,8,9九個數字組成的一個三行三列的矩陣,其對角線、橫行、豎列的和都為15,稱這個最簡單的幻方的幻和為15。中心數為5。
    中文名:三階幻方 外文名: 所屬學科: 屬于:最簡單的幻方 又叫:九宮格 形狀:三行三列的矩陣

基本型

洛書是中國首創的三階幻方,其中蘊含了很多奇妙的數學式子,具有很強的數學價值和文化價值

2500年前,孔子在他研究《易經》的着作《系詞上傳》中記載了:“河出圖,洛出書,聖人則之。”最早将數字與洛書相連的記載是2300年前的《莊子·天運》,它認為:“天有六極五常,帝王順之則治,逆之則兇。九洛之事,治成德備,監照下土,天下戴之,此謂上皇。”

明代數學家程大位在《算法統宗》中也曾發出“數何肇?其肇自圖、書乎?伏羲得之以畫卦,大禹得之以序疇,列聖得之以開物”的感歎,大意是說,數起源于遠古時代黃河出現的河圖與洛水出現的洛書,伏羲依靠河圖畫出八卦,大禹按照洛書劃分九州,并制定治理天下的九類大法,聖人們根據它們演繹出各種治國安邦的良策,對人類社會與自然界的認識也得到步步深化。

大禹從洛書中數的相互制約,均衡統一得到啟發而制定國家的法律體系,使得天下一統,歸于大治,這是借鑒思維的開端。這種活化思維的方式已成為科學靈感的來源之一。從洛書發端的幻方在數千年後的今天更加生機盎然,被稱為具有永恒魅力的數學問題。

十三世紀,中國南宋數學家楊輝在世界上首先開展了對幻方的系統研究,歐洲十四世紀也開始了這方面的工作。著名數學家費爾瑪、歐拉都進行過幻方研究,如今,幻方仍然是組合數學的研究課題之一,經過一代代數學家與數學愛好者的共同努力,幻方與它的變體所蘊含的各種神奇的科學性質正逐步得到揭示。

目前,它已在組合分析、實驗設計、圖論、數論、群、對策論、紡織、工藝美術、程序設計、人工智能等領域得到廣泛應用。1977年,4階幻方還作為人類的特殊語言被美國旅行者1号、2号飛船攜入太空,向廣袤的宇宙中可能存在的外星人傳達人類的文明信息與美好祝願!

構造

拆填方式

想:1+9=10,2+8=10,3+7=10,4+6=10。這每對數的和再加上5都等于15,可确定中心格應填5,這四組數應分别填在橫、豎和對角線的位置上。先填四個角,若填兩對奇數,那麼因三個奇數的和才可能得奇數,四邊上的 格裡已不可再填奇數,不行。若四個角分别填一對偶數,一對奇數,也行不通。因此,判定四個角上必須填兩對偶數。對角線上的數填好後,其餘格裡再填奇數就很容易了。

古代方式

南宋數學家楊輝概括的構造方法為:

“九子斜排。上下對易,

左右相更。四維突出。”

中國古代九宮格的填法口訣是:

九宮之義,

法以靈龜,

二四為肩,

六八為足,

左三右七,

戴九履一,

五居中央。

也有把這兩者綜合起來說的:

九子斜排,上下對易,

左右相更,四維挺出,

戴九履一,左三右七,

二四為肩,六八為足。

奇階通用法

口訣:

1居上行正中央,

依次斜填切莫忘,

上出框界往下寫,

右出框時左邊放,

重複便在下格填,

出角重複一個樣。

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