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魔方陣 (Magic Square) (n 階)

Part II

        用亂槍打鳥的方法來找魔方陣是不實際的,讓我們仔細觀察這種方陣的特性,再想辦法將數字填入適當的方格中。首先,既然每一列、每一行、每一條對角線的和都一樣,那麼這個和到底是多少呢?假設這個數是M,則第一列的數字和是M,第二列及第三列的數字和也是它。因此當你把所有數字加起來,會得到3M。於是

3M = 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8 + 9 =  =  = 45
*
 M = 15
*
 
每行、每列的和應為15

        接著,你是否注意到正中央的數字非常關鍵?它與其他8個數字都有關係。

 

放在這裡的數字,必須與上、下、左、右、對角線上的所有數字相加。那麼什麼樣的數字可以放在這個位置?6可以嗎?不行!如果6放在中央,那麼9就沒地方擺了,因為6 + 9 = 15,所以第3個數字必須是0,但是我們只能放19的數字。相同的道理,7, 8, 9也不能放在中央,它們都太大了,很容易使某一行或某一列的數字和超過15

        我們再試試4。如果4放中央的話,1就會沒地方擺,因為4 + 1 = 5,所以第3個數字只能是10,但是10又不在19的範圍內。同樣地,將1, 23放中央也會發生類似的情形,它們都太小了。

        既然6, 7, 8, 94, 3, 2, 1都不能放中央,那麼剩下的唯一可能就是5了。

        也許其他數字的位置也有一些限制。我們考慮最大的數字9,如果把9放在左上角,那麼 # 的位置就只能放1了。(因為9 + 5 + 1 = 15。)

再繼續考慮剩下的大數字6, 7, 8,這些數字都不能放在與9同一行或同一列的位置,否則該行或該列的數字和就會大於15

但是這樣一來就只剩2個空格可放這3個數,這當然是不可行的,所以我們知道9不能放在角落的位置。

        接下來我們試試將9放在5左邊的空格裡,則5右邊的空格一定是1

然後考慮9的那一行,由之前的討論我們知道A, B不能放6, 7, 8這些數字,於是只剩2, 3, 4可用。但放3也會有問題,因為若A3,則B也必須是3(這樣該行的數字和才會等於15),可是3不可以用兩次,所以這是不可能的。因此A必定是4或者2(而B則分別對應為24)。

        我們先選A4好了,得到下面的圖:

接著我們可以利用對角線上的數字和為15來填右上角和右下角的空格,

最後再看第一列與第三列,將最後兩個數字填入,便完成這個3階的魔方陣了。

 

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