小学数学思维拓展:幻方

所谓幻方,也叫纵横图,就是在n×n的方阵中放入从1开始的n×n个连续自然数,在一定的布局下,使其各行、各列及两条对角线上的数字之和正好相等。这个和数就叫“幻方常数”或“幻和”。

在小学数学中,最常见的幻方是三阶幻方,也就是传说中大禹治水的时候洛水神龟献给大的“洛书”。下面就从三阶幻方的结构特征出发,展开进一步的学习。

在下面图中幻方中所填的数将不局限于若干个连续自然数,但满足“行和=列和=对角线和”

三阶幻方的结构特征:

(1)三阶幻方的幻和=3×中心数 (公式1)

(2)如图所示,在三阶幻方中a=(h+f)÷2 (公式2)

小学数学思维拓展:幻方

思维分析:

(1)如图所示

小学数学思维拓展:幻方

在图中的三阶幻方中,设幻和为s,根据构成幻方的条件可以得到下列等式:

a+e+i=s;b+e+h=s;c+e+g=s;d+e+f=s

观察上面4个等式,中心数e重复计算了4次,而其他数则计算1次,我们把4个等式对应相加可得:

a+e+i+b+e+h+c+e+g+d+e+f=4×s

把上面等式的左边计算次序作如下调整:

(a+b+c)+(d+e+f)+(g+h+i)+3×e=4×s

上面的等式实际上可以写成:

3×s+3×e=4×s

显然有:s=3×e,也就是幻和=3×中心数

(2)如图所示:

小学数学思维拓展:幻方

在图中的三阶幻方中,设幻和为s,根据构成幻方的条件,可以得到下列等式:

a+b+c=s;a+d+g=s

所以2×a+b+c+d+g=2×s (等式1)

一方面,三阶幻方中的9个数,从三个行的方向计算可以得到三个幻和,也就是说这9个数之和等于幻和的3倍。

另一方面,观察上图中对角线上的3个空格,这三个方格中所填数之和等于幻和。

所以上图中的b、c、f、d、g、h6个方格所填的数字之和等于幻和的2倍,即:

b+c+d+f+g+h=2×s (等式2)

比较等式1和等式2

2×a+b+c+d+g=2×s

b+c+d+g+f+h=2×s

显然有2×a=f+h,即a=(f+h)÷2

举一反三:在下面的方格中填上适当的数,使每行、每列和每条对角线上的三个数的和都等于24(已有三个数填出)。

小学数学思维拓展:幻方

你能完成上面这个幻方吗?


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