幻方 – 3
在一个 魔术广场所有行、列和对角线的数字之和都相等。第一个正方形是 不会 第二个幻方的和为常数 12。

的挑战
使用 0 到 8 中的每个数字各一次,完成这个幻方。

勘探
你能找到不止一种方法吗?这些不同的方法有什么共同点?如果你使用1到9的数字,你的答案会有什么变化?如果使用2到18的偶数呢?
笔记
的挑战
让学生们自己动手试试。如果他们认真思考,就会发现一些有趣的关联,并从中获益匪浅。对于低年级的学生来说,完全没有必要进行任何深入的分析。接下来我们将介绍一种更具分析性的解题方法。
共同和: 分析这个谜题最简单的方法是找出公和。每一行的数字之和都等于公和。此外,这三行包含的数字都是 0 到 8,它们的和是公和的三倍。因此,公和的三倍是 36(0 到 8 的和),所以公和是 12。
中央广场: 下一步是将穿过中心方格的四条线段相加。它们的和是 12,而且有四条线段,所以它们的和必须是 4 × 12 = 48。或者,这四条线段包含了每个数字一次,再加上中心方格三次。0 到 8 的数字之和是 36。所以,48 等于 36 加上中心方格的 3 倍。因此,中心方格的边长一定是 4。
加起来等于 12: 令人惊讶的是,能将数字加起来等于 12 的方法其实很少。它们是:
(0 4 8) (1 4 7) (2 4 6) (3 4 5) (0 5 7) (1 3 8) (1 5 6) (2 3 7)
你可以从这个列表中得出很多结论。看看某个数字在三个数字中出现的频率:
- 4次:4
- 出现3次:1、3、5、7
- 出现2次:0、2、6、8
接下来,将此与图中正方形出现在每条线上的次数进行比较。你会发现,中心正方形出现在四条线上,角上的正方形出现在三条线上,边的中点出现在两条线上。这是另一种证明中心正方形的坐标为 4 的方法。此外,角上的正方形的坐标分别为 1、3、5 和 7,边的中点的坐标分别为 0、2、6 和 8。
填满方框: 最难的部分已经完成了。从中间放 4 开始,然后在一个角上放 7。注意,0 必须与 7 相邻(否则 8 就会被迫与 7 相邻)。之后就没有其他选择了。按行排列的一个答案是:(7 0 5) (2 4 6) (3 8 1)。注意,旋转正方形并可能翻转它,就能得到相同的答案。
勘探
如上一段所述,所有解法本质上都相同——旋转正方形,直到 7 位于同一个角上,然后沿对角线取镜像(如果需要),将 0 放在相同的位置。
要将谜题的答案范围限定在 1 到 9,就需要将 0 到 8 的答案中的每个元素都加 1。要将谜题的答案范围限定在 2 到 18,就需要将 1 到 9 的答案中的所有元素都乘以 2。