RM的趣味數學世界002:神奇的魔方陣

更新於 發佈於 閱讀時間約 4 分鐘

小賢有一天他去台中科學博物館參觀,在入口處的左邊他發現有一個東西很奇怪叫做洛圖(或稱洛書)如圖一

raw-image









當他仔細觀察這個圖時,發現這個圖好像跟我們稱為三階魔方陣的圖很像,如圖二。

raw-image









於是他看解說牌,知道原來中國人早在西元前二十三世紀前後,也就是大禹治水之時,大禹在洛水這條河發現有一隻神龜,在這隻神龜的龜殼上刻記著這個圖,所以才會以洛圖或洛書稱之。因此小賢有點得意,因為他又知道一個中國領先西方世界的東西,雖然他一直以為這個東西是西方人發明的。親愛的讀者你是否也和小賢一樣曾很自卑的以為任何東西都是西方發明的,其實並不然,很多東西其實都是中國人發明的,只是最後都被西方人發揚光大。

現在讓我們一起和小賢來研究一下這個洛圖,小賢觀察了很久,發現原來這個圖的每一列、每一行或是對角線的數字和都是15,分別是

raw-image

這時小賢就在想,這個圖是唯一的一種表示法嗎?小賢在拿出紙筆開始劃格子,並依序填上數字,當他填完後,如圖3。他比對一下發現和原來的排法不一樣,他就很高興,可是當他將紙逆時針轉九十度後,發現跟原來的圖一樣,最後小賢一共找出看起來不同的八種洛圖,但是這八種其實都可以經過旋轉或翻轉成一樣的洛圖,所以嚴格地說只有一種洛圖,不然可能一個龜殼都劃不完。

raw-image









最後小賢在想為什麼是加起來等於15,而不是14 或16呢?這時小珊剛好也到科博館玩,當他看到小賢在沉思,他就走到小賢身邊說:「你在想什麼啊!」小賢有點驚呀和不好意思的說:「沒有啦!我在想這個圖的每一列、每一行和對角線為什麼加起來都等於15,而不是14 或16?」小珊看了一下就說:「沒想到這麼簡單的問題把你這位數學小天才給難倒了,這裡總共有九個數,加起來是45分成三行或三列,所以用45除以3就可以知道每一列或每一行是15。」小賢這是才恍然大悟:「喔!原來是這樣算出來的。」

這時小賢就開始想,那如果是四階的魔方陣呢?每一列、每一行和對角線的和應該是多少呢?要怎麼排出來呢?親愛的讀者一起來和小賢動動腦吧!

解答:

四階的魔方陣有十六格,所以全部數字的總和為1 + 2 + … + 16 = 136。因此每一列、每一行和對角線的和應該是136 ÷ 4 = 34。他的排法則有很多種,介紹一種排法,這個方法叫做井字法,它適用於建構階數為四的倍數之魔方陣,假設階數為 。則建構步驟如下:

(一)先把1至(n平方)從左上角依序填入方陣內 。

(二)用兩條直線和兩條橫線將方陣分隔成四個角落各有一個n/4 階的小方陣和在中心位置有一個 n/2階的小方陣。

(三)以方陣的中心點為對稱點,將步驟(二)的五個小方陣方格內的數作對稱交換,五個小方陣以外的數則不要動,這樣所建構的魔方陣是對稱的。(此步驟也可看成將步驟(二)所擦掉的數依大小順序由大的數開始從第一列左邊填入,第一列填完換第二列,依序完成整個方陣。)

以建構四階魔方陣為例過程如圖所示。

raw-image


四階魔方陣

四階魔方陣總共有880種,你能通通找出來嗎?

圖一圖片來源: 由 AnonMoos - 自己的作品 - Made by self from scratch, following layout of PD image Luo4shu1.jpg., 公有領域, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=8888999


註:筆者有一本著作專門討論魔方陣,若讀者有興趣可以去圖書館借來看(已經絕版了)

raw-image



留言
avatar-img
留言分享你的想法!
avatar-img
RM的沙龍
15會員
34內容數
從事教育工作,在教育現場常看到一些不可思議的現象,我們常說教學相長,從這些光怪陸離的事情中,往往可以讓我們對人生有一些感悟,藉由此專題跟大家分享
RM的沙龍的其他內容
2023/05/14
小賢去參加一個寫作營隊,看到一位心儀的女生-小萍,他很想知道對方的生日,於是他就想到一個魔術,他走到小萍身邊。小賢有點害羞的跟小萍說:「我可以跟你玩一個數學小魔術嗎?」小萍有點驚訝的說:「數學喔!我的數學最差了,會不會很難啊?」「這個魔術只要會加減乘除運算就可以了,很簡單的!」
Thumbnail
2023/05/14
小賢去參加一個寫作營隊,看到一位心儀的女生-小萍,他很想知道對方的生日,於是他就想到一個魔術,他走到小萍身邊。小賢有點害羞的跟小萍說:「我可以跟你玩一個數學小魔術嗎?」小萍有點驚訝的說:「數學喔!我的數學最差了,會不會很難啊?」「這個魔術只要會加減乘除運算就可以了,很簡單的!」
Thumbnail
2023/05/13
小賢有一天拿著一張圖,有很多不同顏色的小圓圈構成一個好像數字9的圖案。圖片載入中,請稍候這時剛好小欣剛好走過來,此時小賢就拿著遊戲圖,叫住小欣說:「小欣,要不要來玩個小魔術!」小欣好好奇地看著小賢手中拿著的圖,回答說:「好啊!」
Thumbnail
2023/05/13
小賢有一天拿著一張圖,有很多不同顏色的小圓圈構成一個好像數字9的圖案。圖片載入中,請稍候這時剛好小欣剛好走過來,此時小賢就拿著遊戲圖,叫住小欣說:「小欣,要不要來玩個小魔術!」小欣好好奇地看著小賢手中拿著的圖,回答說:「好啊!」
Thumbnail
2023/05/07
李老師利用下課前的十分鐘向同學提出一個數學謎題,他說:「現在黑板上有一個關於質數的問題,請大家思考一下解答,第一個答對者,數學總成績加一分。」說完他就把題目抄在黑板上,題目如下:現在有甲、乙、丙、丁四個人,甲、乙之中有一個總是說實話,另一個總是說謊話;丙和丁的情況一樣也是一個是誠實的,另一個騙子。
Thumbnail
2023/05/07
李老師利用下課前的十分鐘向同學提出一個數學謎題,他說:「現在黑板上有一個關於質數的問題,請大家思考一下解答,第一個答對者,數學總成績加一分。」說完他就把題目抄在黑板上,題目如下:現在有甲、乙、丙、丁四個人,甲、乙之中有一個總是說實話,另一個總是說謊話;丙和丁的情況一樣也是一個是誠實的,另一個騙子。
Thumbnail
看更多
你可能也想看
Thumbnail
常常被朋友問「哪裡買的?」嗎?透過蝦皮分潤計畫,把日常購物的分享多加一個步驟,就能轉換成現金回饋。門檻低、申請簡單,特別適合學生與上班族,讓零碎時間也能創造小確幸。
Thumbnail
常常被朋友問「哪裡買的?」嗎?透過蝦皮分潤計畫,把日常購物的分享多加一個步驟,就能轉換成現金回饋。門檻低、申請簡單,特別適合學生與上班族,讓零碎時間也能創造小確幸。
Thumbnail
在進入正題以前,某想先跟各位聊聊卜術的簡單脈絡,還有這套系統是怎麼來的。 卜術的來源可以追溯甚遠,從原始文明中的燒龜殼、羊骨(用艾草灼燒)開始,再來開始用蓍草對不對? 然而以理論化來說,一般我們則以《易經》當作起點,再到延伸出來的天書三式,也就是各位常聽到的太乙神數、奇門遁甲以及大六壬課。
Thumbnail
在進入正題以前,某想先跟各位聊聊卜術的簡單脈絡,還有這套系統是怎麼來的。 卜術的來源可以追溯甚遠,從原始文明中的燒龜殼、羊骨(用艾草灼燒)開始,再來開始用蓍草對不對? 然而以理論化來說,一般我們則以《易經》當作起點,再到延伸出來的天書三式,也就是各位常聽到的太乙神數、奇門遁甲以及大六壬課。
Thumbnail
奇門遁甲實務指南:一步步學習中華預測學的精髓 自古以來,中華文化植根於無數神秘而深邃的學問中,而其中,奇門遁甲尤其矚目。這門源遠流長的預測學,看似艱澀複雜,但只要擁有欲探尋真理的心並且一步步學習,必能得其精髓。 連結網址: https://sites.google.com/vi
Thumbnail
奇門遁甲實務指南:一步步學習中華預測學的精髓 自古以來,中華文化植根於無數神秘而深邃的學問中,而其中,奇門遁甲尤其矚目。這門源遠流長的預測學,看似艱澀複雜,但只要擁有欲探尋真理的心並且一步步學習,必能得其精髓。 連結網址: https://sites.google.com/vi
Thumbnail
學習易經,或是黃帝內經一開始學習的過程中,也要懂得河圖洛書的概念。 《易經》〈繫辭傳〉的文字記載,對應了「河圖自黃河中出現;洛書自洛水中出現」的古老傳說:〈繫辭·上傳〉:「易有太極,是生兩儀。兩儀生四象,四象生八卦。八卦定吉凶。吉凶生大業。 天垂象,見吉凶,聖人象之。河出圖,洛出書,聖人則之。
Thumbnail
學習易經,或是黃帝內經一開始學習的過程中,也要懂得河圖洛書的概念。 《易經》〈繫辭傳〉的文字記載,對應了「河圖自黃河中出現;洛書自洛水中出現」的古老傳說:〈繫辭·上傳〉:「易有太極,是生兩儀。兩儀生四象,四象生八卦。八卦定吉凶。吉凶生大業。 天垂象,見吉凶,聖人象之。河出圖,洛出書,聖人則之。
Thumbnail
小賢有一天他去台中科學博物館參觀,在入口處的左邊他發現有一個東西很奇怪叫做洛圖(或稱洛書) 當他仔細觀察這個圖時,發現這個圖好像跟我們稱為三階魔方陣的圖很像。
Thumbnail
小賢有一天他去台中科學博物館參觀,在入口處的左邊他發現有一個東西很奇怪叫做洛圖(或稱洛書) 當他仔細觀察這個圖時,發現這個圖好像跟我們稱為三階魔方陣的圖很像。
Thumbnail
《握奇經》。 傳說中由風后所寫的兵法,如果你喜歡《火鳳燎原》,可能就會知道,這就是《八陣圖》的出處。 早在東漢班固做《漢書》時,就不認為這些掛風后名字的作品是「正傳」。而且當時並沒有《握奇經》的名稱。 大家比較認為,《握奇經》是推崇諸葛亮八陣圖的人,託名所做。
Thumbnail
《握奇經》。 傳說中由風后所寫的兵法,如果你喜歡《火鳳燎原》,可能就會知道,這就是《八陣圖》的出處。 早在東漢班固做《漢書》時,就不認為這些掛風后名字的作品是「正傳」。而且當時並沒有《握奇經》的名稱。 大家比較認為,《握奇經》是推崇諸葛亮八陣圖的人,託名所做。
Thumbnail
每次去汐止金龍湖,遊走環湖步道,經過「七彩堂」,總要駐足參觀,被兩塊木刻的門聯吸引:「千軍萬馬七八人 江山萬里三五步」,應是歌仔戲或布袋戲的形容,
Thumbnail
每次去汐止金龍湖,遊走環湖步道,經過「七彩堂」,總要駐足參觀,被兩塊木刻的門聯吸引:「千軍萬馬七八人 江山萬里三五步」,應是歌仔戲或布袋戲的形容,
Thumbnail
魔術師在塔羅牌中編號為1 也是一種真正的開始 而且想想魔術師的感覺也是 經常都是無中生有的 如同從0到1一樣 而且桌上的物品代表著元素也就是一種大地圖的概念 告訴著我們整個旅程中有著怎麼樣的發展 就很像我們在看影集一樣 看到最後才發現 原來線索一開始就說了,只是我們沒有留意到
Thumbnail
魔術師在塔羅牌中編號為1 也是一種真正的開始 而且想想魔術師的感覺也是 經常都是無中生有的 如同從0到1一樣 而且桌上的物品代表著元素也就是一種大地圖的概念 告訴著我們整個旅程中有著怎麼樣的發展 就很像我們在看影集一樣 看到最後才發現 原來線索一開始就說了,只是我們沒有留意到
追蹤感興趣的內容從 Google News 追蹤更多 vocus 的最新精選內容追蹤 Google News