
【計】 magic square
幻方(Magic Square),又稱魔方陣或縱橫圖,是一種将數字排列成正方形矩陣的特殊數學結構。根據漢英詞典解釋,其英文對應術語為“magic square”,指代所有行、列及兩條主對角線上數字之和均相等的數陣。以下從多維度解析其定義與特性:
1. 數學定義與核心公式 幻方是$n$階方陣(即$n×n$的矩陣),填入從1到$n²$的連續自然數,滿足每行、每列及主副對角線之和相等,該和值稱為幻和(Magic Constant)。幻和計算公式為: $$ S = frac{n(n+1)}{2} $$ 例如三階幻方(九宮格)幻和為15,對應《九章算術》記載的洛書數理體系。
2. 曆史源流 最早記載見于中國《易經》河圖洛書傳說,公元前650年《大戴禮記》明确記載三階幻方。宋代數學家楊輝在《續古摘奇算法》(1275年)中系統研究高階幻方構造法,早于歐洲同類研究約三百年。
3. 文化象征意義 在道教文化中被視為宇宙能量模型,《道藏》記載其用于占卜與風水布局。阿拉伯數學家阿爾·卡西在《算術之鑰》中引入零的符號時,曾用幻方演示數理平衡之美。
4. 現代應用領域 包括:組合數學研究、密碼學矩陣加密、計算機算法測試(如Dürer魔方陣)、建築比例設計等。NASA曾将四階幻方應用于航天器熱控系統校驗。
幻方(Magic Square)是一種數學排列形式,具有獨特的數字分布規律和文化價值。以下是詳細解釋:
幻方是将自然數排列成正方形方陣,使得每行、每列及兩條主對角線上的數字之和均相等,這個固定和稱為“幻和”(Magic Sum)。例如,三階幻方(即3×3方陣)的幻和為15,其經典排列如“九宮格”:
8 1 6
3 5 7
4 9 2
幻方最早可追溯至中國漢代(公元前3世紀),稱為“九宮圖”,後被收錄于《九章算術》。歐洲、阿拉伯等地也有獨立研究,如印度宗教建築中的幻方符號。
三階幻方是最簡單的形式,而高階幻方(如4階、5階)構造更複雜。例如,四階幻方“杜勒幻方”(如下圖)不僅滿足行列和對角線之和相等,還包含創作年份1514隱藏其中。
1632 13
5 10 118
967 12
4 15 141
如需進一步了解構造方法或曆史演變,可參考數學史書籍或組合數學相關文獻。
按模音調呼號按月攤付的款項保險部編制側重投入的預算超前式成對比較分類粗軋錘大型色譜法點齲二進制補碼惡濁根尖下的固有雜質好的脊柱前凸性骨盆快速輸入離心分子蒸餾器嘧啶逆向的平均皮重平均停機時間全波二極檢波器去氫白菖烯容許磨耗限度生活經曆滲碳法雙模态的水黴屬塑性屈服特許接口