九宫方阵的数学解法

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  【摘要】用数学解析法求解九宫方阵,探究其中奥妙.
  【关键词】九宫方阵;数学解析;求解
  在九宫格(如图1)中输入九个数字,使每一行每一列以及对角线上的三个数之和都等于一个固定值s.这就是人人皆知的九宫方阵.
  这个问题答案已经家喻戶晓,但如何求解却需要进一步探讨.
  一、传统解法
  (1)破解口诀
  在电视连续剧《射雕英雄传》里有一情节,瑛姑为了这个九宫格苦思不得其解,便拿它来考黄蓉,她给出的答案就是: “戴九履一,左三右七,二四为肩,六八为足,五守中央”(如图1) .
  (2)迭代法
  把不同的数字组合进行迭代,直到得出最终组合为止.随着计算机技术的引入,这一方法也不难实现.
  这两种方法,虽然都能得到正确的答案,但无法给出求解过程及原因,或者求解过程比较烦琐,无法窥探其中的奥秘,掌握起来比较困难.下面介绍一种数学解析的方法.
  九宫格中的九个未知数用a,b,c,d,e,f,g,h,i代替,如图2所示.采用数学解析法,按照以下步骤求解九宫方阵.
  (一)确定各行、列数字和s
  根据已知条件
  a b c=d e f=g h i=s(1)
  a b c d e f g h i
  =1 2 3 4 5 6 7 8 9=45(2)
  把(1)代入(2),得3s=45
  确定固定值s=15.
  (二)确定中心数字e
  根据已知条件,如图“米”字上的数列满足
  (三)确定第二个数字位置
  图3 带“米”字的九宫方阵中心数字e(5)确定后,其他任意1个数字,按照空格相对位置关系,如图3,只有两个位置,一个是在角格里,另一个在外边中间格里.假设先确定数字9的位置.
  求解过程中可以发现,随着数字9和1位置在外边格位置的不同及数字排列的变化,可以得到九宫方阵的其他求解结果,如图5所示,在此不再逐一赘述.
  三、结 论
  用数学解析法,掌握其中规律,可以容易求解出九宫方阵以及它的几种变化.通过求解过程,也可以窥探其中的奥妙,提高学习兴趣,从而达到熟练掌握.
  求解过程中,应把握以下几个关键环节:
  (1)求各行、列的数字和s;
  (2)确定方阵中心值e;
  (3)确定任意第二个数字的位置.
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