如何構造一個三維幻方(N*N*N)?

小時候不記得在什麼書上看到過一種構造N*N幻方的方法,就是從1開始按順序向右上角寫,到沒有可寫之處的地方就向下一格寫。知道幻方還有很多種構造方法。
於是想到應該可以構造出三維幻方,每1*N的小條和都相等。
後來在M67上看到一篇關於Thue-Morse的文章,提到了一種用Thue-Morse序列構造幻方的方法,不知道能不能用來構造三維幻方。
那麼對於哪些N可以構造出三維幻方?如何構造?


謝謝 @Lyra Blodwen 邀請。


先上結論:對於二階以上的三維幻方,有通用的構造方法。


我在這裡介紹一種構造三維幻方(Magic Cube)的方法:

首先我們把n階的三維幻方定義為M_{n} =[m_{n}(i,j,k);1leq i,j,kleq n]


舉個例子:

這個三維幻方中,m_{3} (1,1,1)=8,也就是前左上角的那個數字。其四個體對角線分別為{8,14,20} {19,14,9} {10,14,18} {6,14,22}。能看懂吧?

接下來我們規定幾個符號:

好的,現在構造開始。

1.當 n ≡ 1 (mod 2) 時,

m_{n} (i,j,k)=a_{i,j,k}n^{2} +b_{i,j,k}n+c_{i,j,k}+1

其中,

a_{i,j,k} = (i - j + k - 1) (mod n)

b_{i,j,k} = (i - j - k) (mod n)

c_{i,j,k} = (i + j + k - 2) (mod n)

2.當 n ≡ 0 (mod 4) 時,

其中,

3.當 n ≡ 2 (mod 4) 時,(此時 t = frac{n}{2} 是奇數)

m_{n}(i,j,k)=d(u,v)t^{3} +m_{t}(i^{*},j^{*},k^{*})

其中,

d(u,v)1leq uleq t,1leq vleq 8的值見下表:

以上就是一種構造n階三維幻方的方法,來源於http://math.ku.sk/~trenkler/05-MagicCube.pdf這篇論文,其證明方法可以在最後的References里找到。


如果對於更高維的幻方感興趣,可以看http://math.ku.sk/~trenkler/aa-cub-01.pdf這篇論文。


那麼就這樣=w=


平面幻方是橫豎斜之和都是15,而這個三階立體幻方只是橫豎縱深之和是42,對角線之和都不是42,因此不是真正的幻方吧


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