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落笔 · 核验 · 理解

四阶幻方(4×4)在线推演

四阶标准幻方把一至十六填入十六个格子,每个数恰好使用一次。四行、四列以及两条主对角线的和都必须等于三十四。对照页面上的方格与下面的例子,可以看懂双偶阶构造的补数规律,再亲自核对结果,不必死记一个完成后的排列。

幻方练习

将 1 至 16 的整数各用一次。每行、每列及两条对角线的和都必须等于 34。

已知线索不可修改。填写空格后检查,也可以揭示一格提示。

幻和
34
数字棋盘

幻和为什么是三十四

一至十六的总和为一百三十六,四行包含全部数字,因此各行若等和,每行必为三十四。标准幻方的公式是 M=n(n²+1)÷2,代入 n=4,也得到 M=34。不过,四行等和只是必要条件;四列和两条主对角线也必须分别通过检验。数字重复或缺失的方阵,即使某些线的和正确,也不符合这里的标准幻方定义。

用双偶阶补数规律构造

阶数四能够被四整除,属于双偶阶。先按从左到右、从上到下的顺序填入一至十六:第一行是一、二、三、四,第二行是五、六、七、八,依次填满。标记两条主对角线上的八个格子,把其中的数 x 替换为 17−x,其余格子保持原样。

所得四行依次为:16、2、3、13;5、11、10、8;9、7、6、12;4、14、15、1。这是一个有效的标准幻方,并不意味着四阶幻方只有这一种排列。

补数为何能使各线等和

顺序填数时,四行的和分别为 10、26、42、58。替换对角线格子后,分别增加 24、8、−8、−24,全部变成三十四。四列原来的和为 28、32、36、40,替换后也都为三十四。两条主对角线原本各为三十四,四个格子全部取补数后,仍有 4×17−34=34。

被标记的数字成补数对出现,因此替换只是交换这些数字,不会造成重复或遗漏。任意挑选格子取补数,则没有同样的保证。

对照方格逐线检查

先确认一至十六各出现一次,再检查四行、四列和两条主对角线,共十条线。例如第一列满足 16+5+9+4=34。不要只看一行正确就判断成功。普通标准幻方不要求所有小方块或折断对角线也具有相同的和,核对时应区分这些额外性质。