三阶幻方问题,或者称为九宫格问题,对思维能力的发展和提升有着多种帮助,所以大人小孩都爱玩。很多人把此类问题当成了一种游戏,越玩越上瘾。
我说“玩转九宫格很容易”,是有根据的。所有三阶幻方问题,归纳起来,可以用两个“简单”来说明。
第一,类型简单。
按解题方法分就两类:数列法和数位法。
所谓数列法,就是从数列着手分析问题,用口诀法解决问题;所谓数位法,就是从各个数所处的位置着手分析,利用黄金三角形、重叠空格法、幻和法等解决问题。
第二,解法简单。
数列法,只要根据题目要求,把九个数列出符合条件的数列,按照口诀法填上数就行了。
数位法,只要利用黄金三角形法或者重叠空格法作为突破口,再利用幻和法补充填完剩下的格就行了。
为了更清楚的说明两个“简单”,
下面通过几个实例,进一步说明一下。
特别声明一下,为了便于初学者好懂,文中叙述部分较直白,举例较多,篇幅有点长,请友友们耐着性子看完,保你收获满满。[加油][加油][加油]
第一类——数列法。
九宫格中,符合横、竖、斜三个方向上三数和都相等的九个数,所成的数列都属于三段两公差。
由此可见,凡是符合三段两公差这个条件的九个数,按照一定的规律填九宫格,就一定符合要求。这个常用的规律,人们总结成了口诀,即“二四为肩,六八为足,上九下一,左七右三,五居中央。”如图所示
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当然,由于九宫格既属于轴对称图形,又属于中心对称图形,所以把九宫格旋转90°、180°、270°,或者上下对调,或者左右对调,所构成的九宫图同样适用。所谓“Z“字法和“反Z”字法,都属于此类情况之一。
【例题1】把下面九个数1、4、5、7、8、9、11、12、15填入九宫格中,使每一行、每一列、每条对角线上三个数的和都相等。
解析:现有的数列不符合要求,需要重新按三段两公差的顺序排列,这就是该题的突破口。
把上面的九个数按段内差为3,段间差为-2重新排列,可得到符合要求的数列1、4、7、5、8、11、9、12、15,然后按照口诀法填入九宫格中即可。
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上面的九个数还可以按段内差为4,段间差为-5重新排列,可得到符合要求的数列1、5、9、4、8、12、7、11、15,然后按照口诀法填入九宫格中即可。
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【例题2】如图所示,是利用口诀法完成九宫图的部分内容。用不同的自然数补全空白格,满足①段内差和段间差的比为1:2;②每一横行,每一竖列,每条对角线上的三个数的和均相等。
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解析:图中30、32分别是第七位数和第九位数,所以段内差是1。因为段内差和段间差的比为1:2,所以段间差是2。由此可知,按照题目要求列出符合要求的数列,就是该题的突破口。
解:符合要求的数列是22、23、24、26、27、28、30、31、32 ,按照口诀法将九个数填入九宫格中,答案如图所示。
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【例题3】如图所示,是利用口诀法完成九宫图的部分内容。用不同的自然数补全空白格,满足①九数之和最小;②每一横行,每一竖列,每条对角线上的三个数的和均相等。
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解析:图中30、32分别是第七位数和第九位数,所以段内差是1。要满足九数之和最小,最小数应取最小的自然数0。故此数列的段内差是1,段间差为13。
解:根据题意,符合要求的数列为0,1,2,15,16,17,30,31,32。
按照口诀法将九个数填入九宫格中,答案如图所示:
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【例题4】在下面的九宫格中,再填入七个不同的自然数,要求①九个数都是两位数;②九个数的和最小。③每行、每列和每条对角线上的和都相等。
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解析:本题要求都是两位数,还要求总和最小,这就必须让48是最大数,而最小数取10。有了最大数和最小数,就可以算出中心数是29,幻和是87。
此题看起来复杂,其实很简单,利用口诀法、黄金三角形法、重叠空格法、幻和法都可以找到突破口。
如果从口诀法着手分析,第一位数是10,第五位数是29,第六位数是36,第九位数是48,那么符合要求的数列的段内差是7,段间差为-2,符合要求的数列为10、17、24、22、29、36、34、41、48,按照逆时针旋转90°的九宫图填入数据,
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所得答案如图所示
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第二类——数位法。
在三阶幻方中,九个数所对应的九个格,一般称其为数位,这些数位可以分为角格、边中格和中心格三类,并各有其特点。
角格对应的数是二、四、六、八,又称为角数;边中格对应的数是一、三、七、九,又称为边中数;中心格对应的数是中心数五。
在三阶幻方中,九个数位之间有如下规律:
第一,每一行,每一列,每条对角线上三个数的和都相等,这个和叫幻和。
幻和等于中心数的三倍,或者说中心数等于幻和的三分之一。
中心数还等于相对两角数和的一半,还等于相对两边中数和的一半。
根据这个特点,就有了一个常用的解题方法——幻和法。
另外,在幻和法的基础上,又衍生出了重叠空格法。所谓重叠空格法,就是横竖斜三线中,任意两条有重叠的空格,并且另外四个格中有三个数 ,那么第四个格中的数就可以求出,因为每条线上剩下的两个数的和是相等的。
第二,角数与相对的斜二格上的两个数,组成黄金三角形,角数等于斜二格两数和的一半。
根据这个特点,就有了另一个常用的解题方法——黄金三角形法。三个格中,只要有了两个数,就可以求出第三个数。
数位法中的三种方法,一般情况下,都是先利用黄金三角形法或者重叠空格法作为突破口,先填入部分数,再利用幻和法填完剩余的格。
之所以选黄金三角形法或者重叠空格法为突破口,是因为这两种方法都是用两数的和减去一个数,计算比较简单。而幻和法是利用幻和,减去两个数的和,再求得差,计算难一点。
上面的例题4,除了用口诀法解答以外,还可以用数位法解答。
根据例题4题意,由“九数都是两位数,且九数之和最小”可知,48一定是最大数,与其相对的边中格是最小的两位数10,并由此进一步得出“中心数”是29,如下图所示。
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在九宫格中,四个格中有了确定的数,并且知道了中心数是29,一般用数位法解答更简便。
第一种解法——先利用黄金三角形法填入一部分数,作为突破口,再利用幻和方收官。
第一步,利用黄金三角形法,依次求出上中格的24和左下角格的17。
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第二步,利用重叠空格法或者幻和法完成填图。
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第二种解法——先利用重叠空格法填入一部分数,再利用幻和法收官。
第一步,利用重叠空格法,依次求出求出左下角的数17,上中格的数24和左上角的的数22,如图所示。
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第二步,利用幻和法分别求出上中格的数24和下中格的34。答案如图所示。
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【例题5】在如图所示的九宫格中,填入不相同的自然数,使每一行、每一列、每一条对角线上三个数的和都相等。
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解析:此题九宫格中已经有了三个确定的数,首先要再填入中心数13。
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九宫格中已经确定了多个数,一般都要考虑用数位法。
第一种解法,利用黄金三角形法作为突破口,然后再用幻和法收官。
第一步,利用黄金三角形法,依次求出左上角和左下角的两个数。
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第二步,利用幻和法依次求出剩下的数。答案如图所示
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【例题6】在如图所示的九宫格中,填入不相同的自然数,使每一行、每一列、每一条对角线上三个数的和都相等。
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解析:首先填入中心数29。
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九宫格中已经有了多个数后,一般利用数位法解答更简便。
第一种解法,先利用黄金三角形法作为突破口,再利用幻和法收官。
第一步,利用黄金三角形法,依次求出下中格的34和左上角的22。
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第二步,利用幻和法依次求出余下的数,答案如图所示。
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第二种解法,先利用重叠空格法作为突破口,再利用幻和法收官。
第一步,利用重叠空格法依次求出
左上角的22,下中格的34和左下角的17。
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第二步,利用幻和法完成余下的两个格数。答案如图所示
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【例题7】在如图所示的九宫格中,填入不相同的自然数,使每一行、每一列、每一条对角线上三个数的和都相等。
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解析:图中已有三个数,一般都能利用数位法解答。
第一种解法,利用黄金三角形法作为突破口,再用幻和法收官。
第一步,利用黄金三角形法填入左下角数75,和下中格的数76。
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第二步,填上中心数74。
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第三步,利用幻和法依次求出剩下的数,答案如图所示。
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第二种解法,先利用重叠空格法作为突破口,再利用幻和法或者黄金三角形法收官。
第一步,利用重叠空格法填入依次求出右下角的71、左中格的70、下中格的76。
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第二步 ,填入中心数74。
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第三步,利用幻和法或者黄金三角形法完成填图。
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【例题8】在如图所示的九宫格中,填入不相同的自然数,使每一行、每一列、每一条对角线上三个数的和都相等。
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解析:九宫格中已经有了三个数,一般利用数位法解答更简便。
第一种解法,先利用黄金三角形法作为突破口,再利用重叠空格法和幻和法收官。
第一步,先填入中心数10。
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第二步,利用黄金三角形法,求出上中格的18。
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第三步,再利用重叠空格法和幻和法完成剩下的任务。
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第二种解法,先利用重叠空格法作为突破口,再利用幻和法收官。
第一步,先填入中心数10。
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第二步,利用重叠空格法依次求出右上角的8和下中格的2。
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第三步,利用黄金三角形和幻和法完成剩下的任务。
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小结:例题5~例题8,九宫格中已有三个或者以上确定的数,只是数的位置不同,说明凡属于有多个数确定的九宫格题,都能利用数位法解答,使解答更简便一些。
利用数位法解答问题,各式基本是固定的:先利用黄金三角形法或者重叠空格法作为突破口,再利用幻和法收官。
希望这篇文章,能给友友们带来点帮助!
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