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九宫格的数学解法-我对九宫格解法的理解


(欢迎大家指正m
已知:九个格子,用 1 至 9 九个整数不重复的填入其中,使得每行、每列以及对角线三个数 相加之和总是一个固定常数。 解:因为 1+2+„„+9=45,共有三行,45 除以 3 等于 15,我们可以知道该固定常数是 15。 设九个数分别为 a 至 m,那么可以列出 8 个加法式: a+b+c=15 (1) a+e+m=15 (2) a+d+g=15 (3) m+h+g=15 (4) m+f+c=15 (5) b+e+h=15 (6) d+e+f=15 (7) g+e+c=15 (8) 8 个式子相加,得总式: 3a+4e+3m+3c+3g+2b+2h+2d+2f=120, 因为 a+m=c+g, b+h=d+f,化简原式,得: 4e+6a+6m+4b+4h=120,因为 e+b+h=15, 所以可得:6a+6m=120 – 60 a+m=10 所以:e=5。至此,我们求出了中间的这个数,把 e 代入 8 个加法式中,其化简为: a+b+c=15 (1) a+m=10(2) a+d+g=15 (3) m+h+g=15 (4) m+f+c=15 (5) b+h=10 (6) d+f=10 (7) g+c=10(8) 这样看来,还是未知数太多,无法求解,我们试着联立(2) 、 (3)式,换一种思路,得: m - d - g=-5, (9) 因为 d+g=b+c,
所以(9)式转换成:m-(b+c)=-5 联立方程组: m-(b+c)=-5 转化 m - c=-5+b m+f+c=15m+c=15 - f (11)
(10)
将(10) 、 (11)相加,得:m
=5+
������−������ 2
������−������ 2
我们利用已知条件对 m 的取值范围加以约束,1 ≤ m ≤ 9,且m ≠ 5,即:1 ≤
≤ 4,������ ≠
������ ≠ 5,������, ������ > 0, 化简不等式, 得: 2 + f ≤ b ≤ 8 + f,因为1 ≤ b ≤ 9, 所以2 + f ≥ 1,8 + f ≤ 9,得 − 1 ≤ f ≤ 1,所以 f 只能取 1,则 b 理论上可取 3,4,6,7,8,9. 然后我们希望通过找到一个关于 b 的式子,能对 b 的取值进一步加以限制,于是,我们联立 (2) 、 (5) :a+m=10 m+f+c=15, 因为 f=1,所以可得式子:a-c=-4,转换成:a=-4+c (12) 将(12)式代入(1)式得:b=19-2c (13) 这个时候我们就可以对 b 的取值加以限定了, 因为 c 必须为整数, 所以 b 肯定不能取 4, 6, 8;又因为 f=1,所以 b 不能取 9,所以,b 可以取 3 或 7。 至此,我们求出了 e、f、b 的值,我们又能根据 b 的取值求出 c 和 m 的值,继而所有的数 就都可求出来了。 很巧的是,求解的顺序和“戴九履一,左三右七,二四有肩,六八为足,五居中央”基 本是一样的。
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