КВАДРАТЫ ФРАНКЛИНА, ФРЕНИКЛЯ И АГРИППА

 

Если кто-то попал на эту страницу случайно, прочтите сначала предыдущую часть статьи (“Квадраты Франклина, часть V”), ибо здесь продолжение.

Продублирую преобразованный дьявольски полумагический квадрат Франклина 32-ого порядка (рис. 1-2). Квадрат представлен в виде двух половинок, как бы “разрезан” по вертикали.

 

                   Преобразованный полумагический квадрат Франклина – часть 1

 

1

64

65

128

129

192

193

256

257

320

321

384

385

448

449

512

1023

962

959

898

895

834

831

770

767

706

703

642

639

578

575

514

3

62

67

126

131

190

195

254

259

318

323

382

387

446

451

510

1021

964

957

900

893

836

829

772

765

708

701

644

637

580

573

516

5

60

69

124

133

188

197

252

261

316

325

380

389

444

453

508

1019

966

955

902

891

838

827

774

763

710

699

646

635

582

571

518

7

58

71

122

135

186

199

250

263

314

327

378

391

442

455

506

1017

968

953

904

889

840

825

776

761

712

697

648

633

584

569

520

32

33

96

97

160

161

224

225

288

289

352

353

416

417

480

481

994

991

930

927

866

863

802

799

738

735

674

671

610

607

546

543

30

35

94

99

158

163

222

227

286

291

350

355

414

419

478

483

996

989

932

925

868

861

804

797

740

733

676

669

612

605

548

541

28

37

92

101

156

165

220

229

284

293

348

357

412

421

476

485

998

987

934

923

870

859

806

795

742

731

678

667

614

603

550

539

26

39

90

103

154

167

218

231

282

295

346

359

410

423

474

487

1000

985

936

921

872

857

808

793

744

729

680

665

616

601

552

537

24

41

88

105

152

169

216

233

280

297

344

361

408

425

472

489

1002

983

938

919

874

855

810

791

746

727

682

663

618

599

554

535

22

43

86

107

150

171

214

235

278

299

342

363

406

427

470

491

1004

981

940

917

876

853

812

789

748

725

684

661

620

597

556

533

20

45

84

109

148

173

212

237

276

301

340

365

404

429

468

493

1006

979

942

915

878

851

814

787

750

723

686

659

622

595

558

531

18

47

82

111

146

175

210

239

274

303

338

367

402

431

466

495

1008

977

944

913

880

849

816

785

752

721

688

657

624

593

560

529

9

56

73

120

137

184

201

248

265

312

329

376

393

440

457

504

1015

970

951

906

887

842

823

778

759

714

695

650

631

586

567

522

11

54

75

118

139

182

203

246

267

310

331

374

395

438

459

502

1013

972

949

908

885

844

821

780

757

716

693

652

629

588

565

524

13

52

77

116

141

180

205

244

269

308

333

372

397

436

461

500

1011

974

947

910

883

846

819

782

755

718

691

654

627

590

563

526

15

50

79

114

143

178

207

242

271

306

335

370

399

434

463

498

1009

976

945

912

881

848

817

784

753

720

689

656

625

592

561

528

 

                                                                       Рис. 1

 

    Преобразованный полумагический квадрат Франклина – часть 2

 

513

576

577

640

641

704

705

768

769

832

833

896

897

960

961

1024

511

450

447

386

383

322

319

258

255

194

191

130

127

66

63

2

515

574

579

638

643

702

707

766

771

830

835

894

899

958

963

1022

509

452

445

388

381

324

317

260

253

196

189

132

125

68

61

4

517

572

581

636

645

700

709

764

773

828

837

892

901

956

965

1020

507

454

443

390

379

326

315

262

251

198

187

134

123

70

59

6

519

570

583

634

647

698

711

762

775

826

839

890

903

954

967

1018

505

456

441

392

377

328

313

264

249

200

185

136

121

72

57

8

544

545

608

609

672

673

736

737

800

801

864

865

928

929

992

993

482

479

418

415

354

351

290

287

226

223

162

159

98

95

34

31

542

547

606

611

670

675

734

739

798

803

862

867

926

931

990

995

484

477

420

413

356

349

292

285

228

221

164

157

100

93

36

29

540

549

604

613

668

677

732

741

796

805

860

869

924

933

988

997

486

475

422

411

358

347

294

283

230

219

166

155

102

91

38

27

538

551

602

615

666

679

730

743

794

807

858

871

922

935

986

999

488

473

424

409

360

345

296

281

232

217

168

153

104

89

40

25

536

553

600

617

664

681

728

745

792

809

856

873

920

937

984

1001

490

471

426

407

362

343

298

279

234

215

170

151

106

87

42

23

534

555

598

619

662

683

726

747

790

811

854

875

918

939

982

1003

492

469

428

405

364

341

300

277

236

213

172

149

108

85

44

21

532

557

596

621

660

685

724

749

788

813

852

877

916

941

980

1005

494

467

430

403

366

339

302

275

238

211

174

147

110

83

46

19

530

559

594

623

658

687

722

751

786

815

850

879

914

943

978

1007

496

465

432

401

368

337

304

273

240

209

176

145

112

81

48

17

521

568

585

632

649

696

713

760

777

824

841

888

905

952

969

1016

503

458

439

394

375

330

311

266

247

202

183

138

119

74

55

10

523

566

587

630

651

694

715

758

779

822

843

886

907

950

971

1014

501

460

437

396

373

332

309

268

245

204

181

140

117

76

53

12

525

564

589

628

653

692

717

756

781

820

845

884

909

948

973

1012

499

462

435

398

371

334

307

270

243

206

179

142

115

78

51

14

527

562

591

626

655

690

719

754

783

818

847

882

911

946

975

1010

497

464

433

400

369

336

305

272

241

208

177

144

113

80

49

16

 

                                                                      Рис. 2

 

Я собираюсь построить магический квадрат 32-ого порядка по очень стройной схеме, которую увидела среди множества разных схем перестановки строк при превращении полумагических квадратов в магические (по программе перестановки строк). В предыдущей части статьи были построены этим методом магические квадраты 8-ого, 16-ого и 24-ого порядков. Сначала надо расположить в матрице числа начальной цепочки первых 32 чисел по этой схеме. А затем к каждому числу начальной цепочки приписать числа из соответствующей строки полумагического квадрата, который показан на рис. 1-2. И магический квадрат готов! Очень просто и красиво. Даже образующую таблицу сочинять здесь не надо. На рис. 3-4 вы видите этот квадрат (он тоже состоит из двух равных половинок).

 

                                            Магический квадрат 32-ого порядка – часть 1                                       

 

1

64

65

128

129

192

193

256

257

320

321

384

385

448

449

512

1022

963

958

899

894

835

830

771

766

707

702

643

638

579

574

515

1021

964

957

900

893

836

829

772

765

708

701

644

637

580

573

516

7

58

71

122

135

186

199

250

263

314

327

378

391

442

455

506

8

57

72

121

136

185

200

249

264

313

328

377

392

441

456

505

1014

971

950

907

886

843

822

779

758

715

694

651

630

587

566

523

1013

972

949

908

885

844

821

780

757

716

693

652

629

588

565

524

15

50

79

114

143

178

207

242

271

306

335

370

399

434

463

498

16

49

80

113

144

177

208

241

272

305

336

369

400

433

464

497

1006

979

942

915

878

851

814

787

750

723

686

659

622

595

558

531

1005

980

941

916

877

852

813

788

749

724

685

660

621

596

557

532

23

42

87

106

151

170

215

234

279

298

343

362

407

426

471

490

24

41

88

105

152

169

216

233

280

297

344

361

408

425

472

489

998

987

934

923

870

859

806

795

742

731

678

667

614

603

550

539

997

988

933

924

869

860

805

796

741

732

677

668

613

604

549

540

31

34

95

98

159

162

223

226

287

290

351

354

415

418

479

482

32

33

96

97

160

161

224

225

288

289

352

353

416

417

480

481

995

990

931

926

867

862

803

798

739

734

675

670

611

606

547

542

996

989

932

925

868

861

804

797

740

733

676

669

612

605

548

541

26

39

90

103

154

167

218

231

282

295

346

359

410

423

474

487

25

40

89

104

153

168

217

232

281

296

345

360

409

424

473

488

1003

982

939

918

875

854

811

790

747

726

683

662

619

598

555

534

1004

981

940

917

876

853

812

789

748

725

684

661

620

597

556

533

18

47

82

111

146

175

210

239

274

303

338

367

402

431

466

495

17

48

81

112

145

176

209

240

273

304

337

368

401

432

465

496

1011

974

947

910

883

846

819

782

755

718

691

654

627

590

563

526

1012

973

948

909

884

845

820

781

756

717

692

653

628

589

564

525

10

55

74

119

138

183

202

247

266

311

330

375

394

439

458

503

9

56

73

120

137

184

201

248

265

312

329

376

393

440

457

504

1019

966

955

902

891

838

827

774

763

710

699

646

635

582

571

518

1020

965

956

901

892

837

828

773

764

709

700

645

636

581

572

517

2

63

66

127

130

191

194

255

258

319

322

383

386

447

450

511

 

                                                                       Рис. 3

 

Магический квадрат 32-ого порядка – часть 2

 

513

576

577

640

641

704

705

768

769

832

833

896

897

960

961

1024

510

451

446

387

382

323

318

259

254

195

190

131

126

67

62

3

509

452

445

388

381

324

317

260

253

196

189

132

125

68

61

4

519

570

583

634

647

698

711

762

775

826

839

890

903

954

967

1018

520

569

584

633

648

697

712

761

776

825

840

889

904

953

968

1017

502

459

438

395

374

331

310

267

246

203

182

139

118

75

54

11

501

460

437

396

373

332

309

268

245

204

181

140

117

76

53

12

527

562

591

626

655

690

719

754

783

818

847

882

911

946

975

1010

528

561

592

625

656

689

720

753

784

817

848

881

912

945

976

1009

494

467

430

403

366

339

302

275

238

211

174

147

110

83

46

19

493

468

429

404

365

340

301

276

237

212

173

148

109

84

45

20

535

554

599

618

663

682

727

746

791

810

855

874

919

938

983

1002

536

553

600

617

664

681

728

745

792

809

856

873

920

937

984

1001

486

475

422

411

358

347

294

283

230

219

166

155

102

91

38

27

485

476

421

412

357

348

293

284

229

220

165

156

101

92

37

28

543

546

607

610

671

674

735

738

799

802

863

866

927

930

991

994

544

545

608

609

672

673

736

737

800

801

864

865

928

929

992

993

483

478

419

414

355

350

291

286

227

222

163

158

99

94

35

30

484

477

420

413

356

349

292

285

228

221

164

157

100

93

36

29

538

551

602

615

666

679

730

743

794

807

858

871

922

935

986

999

537

552

601

616

665

680

729

744

793

808

857

872

921

936

985

1000

491

470

427

406

363

342

299

278

235

214

171

150

107

86

43

22

492

469

428

405

364

341

300

277

236

213

172

149

108

85

44

21

530

559

594

623

658

687

722

751

786

815

850

879

914

943

978

1007

529

560

593

624

657

688

721

752

785

816

849

880

913

944

977

1008

499

462

435

398

371

334

307

270

243

206

179

142

115

78

51

14

500

461

436

397

372

333

308

269

244

205

180

141

116

77

52

13

522

567

586

631

650

695

714

759

778

823

842

887

906

951

970

1015

521

568

585

632

649

696

713

760

777

824

841

888

905

952

969

1016

507

454

443

390

379

326

315

262

251

198

187

134

123

70

59

6

508

453

444

389

380

325

316

261

252

197

188

133

124

69

60

5

514

575

578

639

642

703

706

767

770

831

834

895

898

959

962

1023

 

                                                                      Рис. 4

 

Вот какой красивый магический квадрат! Он действительно магический (я не ошибаюсь, называя его магическим, в отличие от автора статьи, из которой я взяла полумагический квадрат Франклина).

В этом квадрате суммы по разломанным диагоналям подчинены закономерностям, которые были установлены для предыдущих частных решений данной группы. Они имеют такие значения: 15376, 16400 и 17424 со строгим чередованием. Средняя сумма – это магическая константа квадрата, а две крайние отличаются от неё на 1024=322, одна в минус, а другая в плюс.

 

Следующий магический квадрат, который можно построить по этому алгоритму – квадрат 40-ого порядка. Такого полумагического квадрата у меня нет, и наборов чисел в строках, следовательно, не имеется. Я покажу здесь часть образующей таблицы для этого квадрата (рис. 5), а читателям предлагается заполнить таблицу до конца и затем написать по этой таблице магический квадрат. Напишите мне, получился ли у вас магический квадрат.

 

 

 

1

80

81

160

161

240

241

1360

1361

1440

1441

1520

1521

1600

-2

3

78

83

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1598

-1

4

77

84

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1597

-3

7

74

87

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1594

-1

8

73

88

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1593

-3

11

70

91

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1590

-1

12

69

92

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1589

-3

15

66

95

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1586

-1

16

65

96

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1585

-3

19

62

99

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1582

-1

20

61

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1581

-3

23

58

103

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1578

-1

24

57

104

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1577

-3

27

54

107

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1574

-1

28

53

108

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1573

-3

31

50

111

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1570

-1

32

49

112

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1569

-3

35

46

115

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1566

-1

36

45

116

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1565

-3

39

42

119

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1562

-1

40

41

120

121

200

201

280

1321

1400

1401

1480

1481

1560

1561

2

38

43

118

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1563

1

37

44

117

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1564

3

34

47

114

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1567

1

33

48

113

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1568

3

30

51

110

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1571

1

29

52

109

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1572

3

26

55

106

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1575

1

25

56

105

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1576

3

22

59

102

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1579

1

21

60

101

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1580

3

18

63

98

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1583

1

17

64

97

 

 

 

 

...

 

 

 

 

 

 

1584

3

14

67

94

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1587

1

13

68

93

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1588

3

10

71

90

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1591

1

9

72

89

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1592

3

6

75

86

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1595

1

5

76

85

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1596

3

2

79

82

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1599

 

 

k=1

k=2

k=3

k=4

k=5

k=6

k=33

k=34

k=35

k=36

k=37

k=38

k=39

 

                                                                         Рис. 5

 

По заполненной части образующей таблицы легко проверить суммы в двух строках квадрата – начинающихся с числа 1 и с числа 40. Например, сумма в строке, начинающейся с числа 40, вычисляется так:

 

S=40*(1 + 2 + 3 + … + 38 + 39) + 20 = 32020

 

Можно посчитать и суммы в первом и последнем столбце таблицы. Проверьте! Эти суммы тоже равны магической константе квадрата. Не вижу быстрого способа посчитать суммы по главным диагоналям. Может быть, вы придумаете такой способ.

 

А всё-таки красивый метод построения магических квадратов! Скажите, вы где-нибудь встречали такой метод? Или это изобретение принадлежит мне?

 

Итак, с магическими квадратами всё понятно. А как же быть с пандиагональными? Пандиагональные квадраты восьмого порядка мне удалось построить. А вот для следующих чётно-чётных порядков пока ничего не получилось.

Пытаюсь найти частное решение для пандиагонального квадрата 16-ого порядка, используя частное решение для магического квадрата (см. предыдущую часть настоящей статьи). Смотрите, на рис. 6 показан магический квадрат восьмого порядка, построенный изобретённым мной методом.

 

1

16

25

24

41

40

49

64

62

51

38

43

22

27

14

3

61

52

37

44

21

28

13

4

7

10

31

18

47

34

55

58

8

9

32

17

48

33

56

57

59

54

35

46

19

30

11

6

60

53

36

45

20

29

12

5

2

15

26

23

42

39

50

63

 

                                                    Рис. 6

 

Можно ли превратить этот квадрат в пандиагональный перестановкой строк? Ну, эту задачу решаю в два счёта. Ввожу квадрат в программу перестановки строк, в которой есть блок проверки пандиагональности получаемых квадратов, и программа в одну минуту выдаёт мне 144 пандиагональных квадрата, это при условии, что первая строка остаётся на месте, то есть перестановка начинается со второй строки. Если переставлять все строки, понятно, что пандиагональных квадратов будет ещё больше, потому что выполнятся все параллельные переносы на торе (это ведь тоже перестановки строк). Среди этих пандиагональных квадратов ищу стройную схему перестановки, чтобы затем применить аналогичную перестановку к магическому квадрату 16-ого порядка, построенному точно так же, как квадрат на рис. 6. Вижу, например, такую схему перестановки строк (рис. 7):

 

 

1

16

25

24

41

40

49

64

60

53

36

45

20

29

12

5

2

15

26

23

42

39

50

63

59

54

35

46

19

30

11

6

7

10

31

18

47

34

55

58

62

51

38

43

22

27

14

3

8

9

32

17

48

33

56

57

61

52

37

44

21

28

13

4

 

                                                    Рис. 7

 

Стройная перестановка строк! Теперь попытаюсь сделать похожую перестановку в магическом квадрате 16-ого порядка. Дублирую этот квадрат из предыдущей части статьи (рис. 8).

 

 

1

32

33

64

65

96

97

128

129

160

161

192

193

224

225

256

254

227

222

195

190

163

158

131

126

99

94

67

62

35

30

3

253

228

221

196

189

164

157

132

125

100

93

68

61

36

29

4

7

26

39

58

71

90

103

122

135

154

167

186

199

218

231

250

8

25

40

57

72

89

104

121

136

153

168

185

200

217

232

249

246

235

214

203

182

171

150

139

118

107

86

75

54

43

22

11

245

236

213

204

181

172

149

140

117

108

85

76

53

44

21

12

15

18

47

50

79

82

111

114

143

146

175

178

207

210

239

242

16

17

48

49

80

81

112

113

144

145

176

177

208

209

240

241

243

238

211

206

179

174

147

142

115

110

83

78

51

46

19

14

244

237

212

205

180

173

148

141

116

109

84

77

52

45

20

13

10

23

42

55

74

87

106

119

138

151

170

183

202

215

234

247

9

24

41

56

73

88

105

120

137

152

169

184

201

216

233

248

251

230

219

198

187

166

155

134

123

102

91

70

59

38

27

6

252

229

220

197

188

165

156

133

124

101

92

69

60

37

28

5

2

31

34

63

66

95

98

127

130

159

162

191

194

223

226

255

 

                                                                    Рис. 8

 

Но как же здесь сделать аналогичную перестановку? Пока не вижу чёткого пути. Конечно, можно решать задачу и по программе перестановки строк. Но всё дело в том, что программа эта, в отличие от квадратов восьмого порядка, выполняется очень долго, и дождаться от неё результата у меня не хватает терпения. Есть ли ещё какой-либо путь решения задачи? Попробуйте-ка решить задачу. Формулирую задачу ещё раз:

 

    З А Д А Ч А

 

Превратить магический квадрат с рис. 8 в пандиагональный

перестановкой строк, или перестановкой столбцов, или

одновременной перестановкой строк и столбцов. Разрешается

также переворачивать строки. Либо доказать, что превращение

этого квадрата в пандиагональный невозможно.

 

                                                                  ***

 

Интересно здесь рассказать об аналогичной задаче о квадрате Френикля, которую мне предложили на физико-математическом форуме. Очень похожая задача! Вот сейчас поняла всю глубину этой задачи. Френикль построил магический квадрат восьмого порядка по очень красивой схеме (тоже очень похожей на качели!) и задался вопросом: можно ли превратить этот квадрат в пандиагональный. В формулировке задачи, приведённой на форуме, сказано, что разрешается переставлять строки, а также переворачивать их. Видите, как похоже! Ну, покажу этот квадрат Френикля (рис. 9).

 

 

1

16

23

30

37

44

51

58

63

54

45

36

27

18

9

8

10

3

60

53

46

39

32

17

24

25

34

43

52

61

6

15

49

64

7

14

21

28

35

42

47

38

29

20

11

2

57

56

26

19

12

5

62

55

48

33

40

41

50

59

4

13

22

31

 

                                                                      Рис. 9

 

Аналогия с качелями просто потрясающая! Начинаем с числа 4 и двигаемся вверх, к числу 5 через 0 (ноль) ячеек влево, к числу 2 через 1 ячейку вправо, к числу 7 через 2 ячейки влево и так далее. Вот так оригинально расположена начальная цепочка первых 8 чисел! Далее жёлтым цветом выделен первый цикл качания качелей. Набор чисел в цикле, как и положено, от 9 до 16. Все числа цикла “прилипли” к числам начальной цепочки. А следом идут числа второго цикла (ячейки песочного цвета), и набор их тоже в точном соответствии с методом качелей – от 17 до 24. Вот только в формирование наборов чисел в циклах качания качелей не могу проникнуть.

А ещё смотрите, какая интересная закономерность в этом квадрате: разности между соседними числами в строках равны либо -7, либо -9, с чередованием точно через одну строку. Например, в первой строке имеем:

 

16-23=-7    23-30=-7    30-37=-7    37-44=-7    44-51=-7    51-58=-7

во второй строке:

9-18=-9      18-27=-9    27-36=-9    36-45=-9    45-54=-9    54-63=-9

 

Правда, в некоторых местах это свойство нарушается, мне кажется, что это происходит при переходе через край квадрата.

Перестановкой столбцов этот квадрат моментально превращается в пандиагональный, но при этом нарушается красивая схема расположения начальной цепочки и вся прелесть квадрата пропадает. На рис. 10 показываю пандиагональный квадрат, который я получила перестановкой столбцов.

 

1

16

23

58

37

44

51

30

63

54

45

8

27

18

9

36

10

3

60

17

46

39

32

53

24

25

34

15

52

61

6

43

49

64

7

42

21

28

35

14

47

38

29

56

11

2

57

20

26

19

12

33

62

55

48

5

40

41

50

31

4

13

22

59

 

                                                                      Рис. 10

 

Очевидно, что никакая перестановка столбцов не может дать первоначальную схему расположения первых 8 чисел. Вот почему Френикль поставил в условии задачи только перестановку строк. Причём просто перестановка строк тоже ничего не даёт. Это я уже проверила по программе перестановки строк. Надо не только строки переставить, а некоторые ещё и перевернуть, то есть, например, вместо строки

 

10     3  60  53  46  39  32  17

записать такую строку:

17     32  39  46  53  60  3  10

 

Вот тогда первоначальная схема расположения начальной цепочки может быть сохранена.

Можно попробовать одновременную перестановку строк и столбцов. У меня есть такая программа, и я уже получила по ней несколько пандиагональных квадратов, но ещё не проверила, какая в них схема начальной цепочки. Положила задачу в дальний ящик. Некогда. А задача интересная! Составила для её решения ещё одну программу, но тоже не выполнила программу до конца.

Ну и, конечно, в случае непревращения квадрата в пандиагональный требуется доказать, что такое превращение невозможно.

 

                                                    ***

 

А теперь покажу ещё один полумагический квадрат 12-ого порядка, тоже с форума. Он построен точно по такой же схеме, как квадрат Френикля! Смотрите на рис. 11.

 

 

1

24

35

46

57

68

79

90

101

112

123

134

143

130

117

104

91

78

65

52

39

26

13

12

14

3

136

125

114

103

92

81

70

59

48

25

36

37

50

63

76

89

102

115

128

141

10

23

121

144

11

22

33

44

55

66

77

88

99

110

119

106

93

80

67

54

41

28

15

2

133

132

38

27

16

5

138

127

116

105

94

83

72

49

60

61

74

87

100

113

126

139

8

21

34

47

97

120

131

142

9

20

31

42

53

64

75

86

95

82

69

56

43

30

17

4

135

122

109

108

62

51

40

29

18

7

140

129

118

107

96

73

84

85

98

111

124

137

6

19

32

45

58

71

 

                                                                      Рис. 11

 

Я уже рассказывала об этом квадрате в предыдущей части статьи. Но только два дня назад (когда немного занималась задачей Френикля) обнаружила, что в этих квадратах совершенно одинаковые схемы.

И тоже, посмотрите, разности между соседними числами в строках имеют значения -11 и -13 с точным чередованием через одну строку. И тоже происходит нарушение при переходе через край квадрата.

Но автору этого квадрата повезло меньше: он не получился у него магическим, как у Френикля.

Как я уже говорила, на форуме мне было предложено превратить этот квадрат в магический перестановкой строк. Моя программа перестановки строк в квадрате 12-ого порядка даёт множество решений этой задачи. Однако тут, видимо, тоже надо не просто переставлять строки, а некоторые ещё и переворачивать, чтобы не нарушилась схема начальной цепочки первых 12 чисел.

В алгоритм построения этих двух замечательных квадратов я ещё не проникла настолько, чтобы запрограммировать его. Однако квадрат четвёртого порядка по этой схеме построила с ходу. Посмотрите на этого красавца (рис. 12). Он магический, как и у Френикля. Более того – он пандиагональный!

 

1

8

11

14

15

10

5

4

6

3

16

9

12

13

2

7

 

                                                   Рис. 12

 

Вот по аналогии с этим дьявольским квадратом, видимо, древние авторы и построили два квадрата, которые показаны выше. Но ни один из них не получился дьявольским. Досадно!

Можете ли вы построить по этому алгоритму квадрат 16-ого порядка? Попробуйте! Мне тогда расскажете, какой получился квадрат – полумагический, магический или пандиагональный. Хорошо?

А может быть, квадрат 16-ого порядка по этой схеме уже построен кем-нибудь? Мне тоже очень хочется построить такой квадрат, но прямо не хватает на всё времени. Как-нибудь займусь на досуге. Но, повторяю, схему ещё надо “раскусить”, она не так проста. Так мне кажется на первый взгляд. А если немного подумать, то всё, может быть, окажется очень просто.

 

                                                                  ***

 

Посетите физико-математический форум, и вы узнаете много интересного о магических квадратах и не только о них. Вот адрес:

 

http://fizmat.info/forum/showthread.php?t=1629&page=6

 

Чтобы начать просмотр с первой страницы, сделайте …page=1

 

                                     ***

 

Ах, не могла устоять перед соблазном построить квадрат 16-ого порядка по древней схеме, которая показана на примерах квадратов Френикля и Агриппа. И квадрат того стоит! Посмотрите, какое получилось чудо. Этот квадрат магический! Но схема, скажу я вам, сложная… Квадрат строила, конечно, не по программе, а с помощью калькулятора. Положила перед собой три квадрата, построенные по этой схеме: четвёртого, восьмого и 12-ого порядка. Использовала все выявленные закономерности, ну и ещё свой богатый опыт в построении квадратов. Помогла и аналогия с качелями. И вот он – магический квадрат 16-ого порядка, построенный по рецепту древних мудрецов (рис. 13).

 

 

1

32

47

62

77

92

107

122

137

152

167

182

197

212

227

242

255

238

221

204

187

170

153

136

119

102

85

68

51

34

17

16

18

3

244

229

214

199

184

169

154

139

124

109

94

79

64

33

48

49

66

83

100

117

134

151

168

185

202

219

236

253

14

31

225

256

15

30

45

60

75

90

105

120

135

150

165

180

195

210

223

206

189

172

155

138

121

104

87

70

53

36

19

2

241

240

50

35

20

5

246

231

216

201

186

171

156

141

126

111

96

65

80

81

98

115

132

149

166

183

200

217

234

251

12

29

46

63

193

224

239

254

13

28

43

58

73

88

103

118

133

148

163

178

191

174

157

140

123

106

89

72

55

38

21

4

243

226

209

208

82

67

52

37

22

7

248

233

218

203

188

173

158

143

128

97

112

113

130

147

164

181

198

215

232

249

10

27

44

61

78

95

161

192

207

222

237

252

11

26

41

56

71

86

101

116

131

146

159

142

125

108

91

74

57

40

23

6

245

228

211

194

177

176

114

99

84

69

54

39

24

9

250

235

220

205

190

175

160

129

144

145

162

179

196

213

230

247

8

25

42

59

76

93

110

127

 

                                                                      Рис. 13

 

Вы видели где-нибудь такой чудесный квадрат? Если видели, скажите – где.

Посчитав суммы по одной разломанной диагонали каждого направления, хотела воскликнуть: квадрат дьявольский! Но, увы. Однако посмотрите, какие суммы мы имеем по разломанным диагоналям:

 

2056, 2056, 1800, 1800, 2056, 2056, 2056, 2056, 2056, 2056, 2312, 2312, 2056, 2056, 2056

2056, 2056, 2312, 2312, 2056, 2056, 2056, 2056, 2056, 2056, 1800, 1800, 2056, 2056, 2056.

 

Невероятно! Всего в 8 диагоналях нет магической суммы.

Посмотрим на суммы в разломанных диагоналях квадрата Френикля (см. рис. 9). Вот они:

 

196, 196, 260, 260, 324, 324, 260

324, 324, 260, 260, 196, 196, 260

 

Точно такая же картина! Нет магической суммы в 8 диагоналях. При этом обратите внимание на величину, отличающую “неправильные” суммы от магической константы квадрата. В обоих случаях эта величина равна n2.

Да, конечно, очень обидно, что такие красивые и гармоничные квадраты не являются дьявольскими. Всего чуть-чуть им не хватает до пандиагональности.

 

И вот вам расширение задачи Френикля: теперь надо попытаться превратить в пандиагональные два магических квадрата – восьмого (квадрат Френикля) и 16-ого (квадрат Макаровой, то есть мой) порядка или доказать, что это невозможно. Как превращать, я уже говорила: можно переставлять и переворачивать строки квадрата. При этом в полученном квадрате желательно сохранить точно такую же схему расположения начальной цепочки. Иначе квадрат потеряет свою прелесть.

Интересен вопрос: почему квадрат 12-ого порядка, построенный по этой схеме, не получился магическим? И можно ли его превратить в магический с сохранением схемы начальной цепочки?

 

Ну, а теперь попробуйте построить по этому алгоритму квадрат следующего порядка – 20-ого. Если у вас получится, то вы можете считать себя мастером в построении магических квадратов (хотя не уверена, что квадрат 20-ого порядка получится магическим). Повторю: схема построения этих квадратов – крепкий орешек, я её пока не “раскусила” полностью. А вы?

 

                                               ***

 

Напомню, что квадраты Френикля и Агриппа я взяла с физико-математического форума, ссылка дана выше.

 

 

Страница помещена на сайт 11 марта 2008 г.

 

 

12                  марта 2008 г.

 

Техникой древних мастеров овладела!

 

Построила магический квадрат 20-ого порядка. Мне очень понравилось строить такие квадраты! Но алгоритм настолько хитрый, что пока не придумала, как составить программу. Так что, эти магические квадраты получаются только “ручной работы”. Это как самые дорогие ковры, которые делают вручную. Смотрите на квадрат 20-ого порядка (рис. 14).

 

 

1

40

59

78

97

116

135

154

173

192

211

230

249

268

287

306

325

344

363

382

399

378

357

336

315

294

273

252

231

210

189

168

147

126

105

84

63

42

21

20

22

3

384

365

346

327

308

289

270

251

232

213

194

175

156

137

118

99

80

41

60

61

82

103

124

145

166

187

208

229

250

271

292

313

334

355

376

397

18

39

361

400

19

38

57

76

95

114

133

152

171

190

209

228

247

266

285

304

323

342

359

338

317

296

275

254

233

212

191

170

149

128

107

86

65

44

23

2

381

380

62

43

24

5

386

367

348

329

310

291

272

253

234

215

196

177

158

139

120

81

100

101

122

143

164

185

206

227

248

269

290

311

332

353

374

395

16

37

58

79

321

360

379

398

17

36

55

74

93

112

131

150

169

188

207

226

245

264

283

302

319

298

277

256

235

214

193

172

151

130

109

88

67

46

25

4

383

362

341

340

102

83

64

45

26

7

388

369

350

331

312

293

274

255

236

217

198

179

160

121

140

141

162

183

204

225

246

267

288

309

330

351

372

393

14

35

56

77

98

119

281

320

339

358

377

396

15

34

53

72

91

110

129

148

167

186

205

224

243

262

279

258

237

216

195

174

153

132

111

90

69

48

27

6

385

364

343

322

301

300

142

123

104

85

66

47

28

9

390

371

352

333

314

295

276

257

238

219

200

161

180

181

202

223

244

265

286

307

328

349

370

391

12

33

54

75

96

117

138

159

241

280

299

318

337

356

375

394

13

32

51

70

89

108

127

146

165

184

203

222

239

218

197

176

155

134

113

92

71

50

29

8

387

366

345

324

303

282

261

260

182

163

144

125

106

87

68

49

30

11

392

373

354

335

316

297

278

259

240

201

220

221

242

263

284

305

326

347

368

389

10

31

52

73

94

115

136

157

178

199

 

                                                                      Рис. 14

 

Не ожидала, что квадрат получится магическим. Что же, только квадрат 12-ого порядка, построенный по этому алгоритму (см. рис. 11) не получился магическим? Очень интересно. И почему? И есть ли в этой группе магических квадратов ещё пандиагональные, или только квадрат четвёртого порядка оказался таким? И не встретится ли ещё полумагический квадрат? Вот сколько вопросов! Подключайтесь, уважаемые читатели к поиску ответов.

 

На рисунке выделен белым цветом последний цикл качания качелей при k=19, набор чисел в этом цикле от 20*19+1 до 20*(19+1), то есть от 381 до 400 (в точном соответствии с методом качелей).

Суммы по разломанным диагоналям в этом квадрате имеют такие значения: 3610, 4010 и 4410 в строгом чередовании. “Неправильные” суммы отличаются от магической константы квадрата на 400=202, одна в минус, а другая в плюс. Всё точно так же, как в рассмотренных выше квадратах этой группы. Правда, здесь нет магической суммы в 16 диагоналях из 38.

 

Вручную я могу построить по этому алгоритму квадрат любого чётно-чётного порядка. Принимаю заказы на магические квадраты ручной работы! (шутка)

 

Неужели ни в одном из следующих квадратов, например 64-ого или 256-ого порядка, числа не сложатся так, чтобы получился дьявольский квадрат? Вот зада-а-а-ча! Предскажите порядок пандиагонального квадрата, и я его построю!

 

                                                        ***

 

13                  марта 2008 г.

 

Сейчас построила квадрат 24-ого порядка. И он получился полумагический! В-о-о-т! Можно высказать гипотезу, что квадраты порядков n=6k, k=2,4,6… , построенные по данному алгоритму, будут полумагические. Мы имеем уже два таких квадрата: 12-ого порядка (k=2) и 24-ого порядка (k=4). Следующий полумагический квадрат должен быть 36-ого порядка. Предлагаю читателям построить этот квадрат и проверить гипотезу.

Осталось ответить на вопрос: будут ли ещё в этой группе пандиагональные квадраты. Интуиция говорит мне, что будут. Но как это доказать или опровергнуть? Не строить же все квадраты вручную до 1000-ого порядка! Другой путь: запрограммировать схему, но пока не вижу, как это сделать. Надо подумать.

Показываю полумагический квадрат 24-ого порядка (рис. 15).

 

 

1

48

71

94

117

140

163

186

209

232

255

278

301

324

347

370

393

416

439

462

485

508

531

554

575

550

525

500

475

450

425

400

375

350

325

300

275

250

225

200

175

150

125

100

75

50

25

24

26

3

556

533

510

487

464

441

418

395

372

349

326

303

280

257

234

211

188

165

142

119

96

49

72

73

98

123

148

173

198

223

248

273

298

323

348

373

398

423

448

473

498

523

548

573

22

47

529

576

23

46

69

92

115

138

161

184

207

230

253

276

299

322

345

368

391

414

437

460

483

506

527

502

477

452

427

402

377

352

327

302

277

252

227

202

177

152

127

102

77

52

27

2

553

552

74

51

28

5

558

535

512

489

466

443

420

397

374

351

328

305

282

259

236

213

190

167

144

97

120

121

146

171

196

221

246

271

296

321

346

371

396

421

446

471

496

521

546

571

20

45

70

95

481

528

551

574

21

44

67

90

113

136

159

182

205

228

251

274

297

320

343

366

389

412

435

458

479

454

429

404

379

354

329

304

279

254

229

204

179

154

129

104

79

54

29

4

555

530

505

504

122

99

76

53

30

7

560

537

514

491

468

445

422

399

376

353

330

307

284

261

238

215

192

145

168

169

194

219

244

269

294

319

344

369

394

419

444

469

494

519

544

569

18

43

68

93

118

143

433

480

503

526

549

572

19

42

65

88

111

134

157

180

203

226

249

272

295

318

341

364

387

410

431

406

381

356

331

306

281

256

231

206

181

156

131

106

81

56

31

6

557

532

507

482

457

456

170

147

124

101

78

55

32

9

562

539

516

493

470

447

424

401

378

355

332

309

286

263

240

193

216

217

242

267

292

317

342

367

392

417

442

467

492

517

542

567

16

41

66

91

116

141

166

191

385

432

455

478

501

524

547

570

17

40

63

86

109

132

155

178

201

224

247

270

293

316

339

362

383

358

333

308

283

258

233

208

183

158

133

108

83

58

33

8

559

534

509

484

459

434

409

408

218

195

172

149

126

103

80

57

34

11

564

541

518

495

472

449

426

403

380

357

334

311

288

241

264

265

290

315

340

365

390

415

440

465

490

515

540

565

14

39

64

89

114

139

164

189

214

239

337

384

407

430

453

476

499

522

545

568

15

38

61

84

107

130

153

176

199

222

245

268

291

314

335

310

285

260

235

210

185

160

135

110

85

60

35

10

561

536

511

486

461

436

411

386

361

360

266

243

220

197

174

151

128

105

82

59

36

13

566

543

520

497

474

451

428

405

382

359

336

289

312

313

338

363

388

413

438

463

488

513

538

563

12

37

62

87

112

137

162

187

212

237

262

287

 

                                                                      Рис. 15

 

Как и в полумагическом квадрате 12-ого порядка, в этом квадрате суммы по главным диагоналям одинаковы (7500) и отличаются от магической константы квадрата на 576=242. Можно предположить, что в полумагическом квадрате 36-ого порядка (если этот квадрат действительно будет полумагическим) суммы по главным диагоналям будут равны 23346 + 362 = 24642 (23346 – магическая константа квадрата). Есть идея: не строить весь квадрат полностью, а вычислить только числа, попадающие на одну из главных диагоналей. Вот вам заготовка для реализации этой идеи (рис. 16). Я расположила в матрице начальную цепочку первых 36 чисел. Эта цепочка полностью определяет квадрат. Ну, а если кому-то понравится строить такие квадраты, они могут заполнить квадрат полностью. Предполагаю, что числа, попадающие на главную диагональ, можно выразить формулами, в зависимости от порядка квадрата. А так же и числа, попадающие на разломанные диагонали. И тогда по этим формулам можно сразу вычислить суммы и сказать, будет ли квадрат данного порядка полумагическим, магическим или пандиагональным. Интересная задача!

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

36

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

34

 

 

 

35

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

32

 

 

 

 

 

 

 

33

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

31

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

28

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

29

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 16

 

Может быть, на досуге посчитаю эти числа и сумму по главной диагонали. Интересно, подтвердится ли моя гипотеза о полумагических квадратах, которые строятся по данному алгоритму.

 

                                               ***

 

       Пишите мне!

Рейтинг@Mail.ru

На главную страницу

 



Сайт создан в системе uCoz