幻方 – 3
在幻方中,所有行、列和對角線上的數字總和都相同。第一個方格不是幻方。第二個方格是幻方,其各行、列和對角線上的數字總和為常數 12。

的挑戰
使用 0 到 8 中的每個數字各一次,完成這個幻方。

勘探
你能找到不只一種方法嗎?這些不同的方法有什麼共同點?如果你使用1到9的數字,你的答案會有什麼改變?如果使用2到18的偶數呢?
筆記
的挑戰
讓學生自己試試看。如果他們認真思考,就會發現一些有趣的關聯,並從中獲益良多。對於低年級的學生來說,完全沒有必要進行任何深入的分析。接下來我們將介紹一種更具分析性的解題方法。
公和:分析這個謎題最簡單的方法是找出公和。每一行的數字和都等於公和。此外,這三行包含的數字從 0 到 8,它們的和是公和的三倍。因此,公和的三倍是 36(0 到 8 的和),所以公和是 12。
中心方格:下一步是將穿過中心方格的四條線段相加。它們的和是 12,而且有四條線段,所以它們的和必須是 4 × 12 = 48。或者說,這四條線段包含了每個數字一次,再加上中心方格三次。 0 到 8 的數字和是 36。所以,48 等於 36 加上 3 倍的中心方格。因此,中心方格的邊長一定是 4。
加起來等於 12的方法其實很少。它們是:
(0 4 8) (1 4 7) (2 4 6) (3 4 5) (0 5 7) (1 3 8) (1 5 6) (2 3 7)
你可以從這個清單中得出很多結論。看看某個數字在三個數字中出現的頻率:
- 4次:4
- 出現3次:1、3、5、7
- 出現2次:0、2、6、8
接下來,將此結果與圖中正方形出現在每條線上的次數進行比較。你會發現,中心正方形出現在四條線上,角落的正方形出現在三條線上,邊的中點出現在兩條線上。這是另一種證明中心正方形的座標為 4 的方法。此外,角上的正方形的座標分別為 1、3、5 和 7,邊的中點的座標分別為 0、2、6 和 8。
填滿方形:最困難的部分已經完成。從中間的 4 開始,然後在一個角落放 7。注意,0 必須與 7 相鄰(否則 8 就會被迫與 7 相鄰)。之後就沒有其他選擇。依行排列的一個答案是:(7 0 5) (2 4 6) (3 8 1)。請注意,旋轉正方形甚至翻轉它,就能得到相同的答案。
勘探
如上一段所述,所有解法本質上都相同——旋轉正方形,直到 7 位於同一個角上,然後沿對角線取鏡像(如果需要),將 0 放在相同的位置。
要將謎題的答案範圍限定在 1 到 9,就需要將 0 到 8 的答案中的每個元素都加 1。要將謎題的答案範圍限定在 2 到 18,就需要將 1 到 9 的答案中的所有元素都乘以 2。