单偶阶幻方──任意阶幻方构造规律研究

作者在完成任意阶奇阶幻方及任意阶双偶阶幻方研究的基础上，进一步探索任意价单偶阶幻方构造规律．文中提供的系列公式及方法解决了任意阶单偶阶幻方的计算及编制问题，并可借助电算程序快速、准确地编排出造型多样且阶数不封顶的任意价单偶阶幻方     

任意双偶阶幻方构造规律的研究

本文着力于任意双偶阶幻方构造规律的研究。在文中，作者引入一个新概念，即所谓四阶传递幻方基，并借助电子计算机构造出造型优美的任意双偶阶幻方且阶数不封顶。     

偶阶幻方和奇阶正交拉丁方的构造方法

本文给出 (一)偶偶阶幻方的一种新的构造法及证明。 (二)偶奇阶幻方的边界构造法的模式。 (三)由奇阶幻方得出奇阶正交拉丁方方法。 n阶幻方是由正整数1到n~2组成,且每行每列每条对角线的元素之和均相等之方阵。此和称幻和S(n)=n/2(n~2+1)。     

非素数阶幻方的构造

基于矩阵运算,给出任意双偶数阶和非素数阶幻方的新构造方法:1)由任一低阶m(m为偶数且m≠2)幻方生成一高阶2m阶幻方;2)利用已知的m(m≠2)阶和n(n≠2)阶两个幻方,构造任意的非素数mn阶幻方,加强一些条件后,进一步提出构造两类高级幻方(泛对角线幻方和关联幻方)的新方法.     

奇阶正交拉丁方与奇阶幻方的构造

本文利用定义的错排矩阵讨论了奇阶正交拉丁方的构造和奇阶幻方的构造,给出了与著名的De la Loub(?)re方法和Bachet de M(?)ziriac方法等价的初等构造法,并证明了这两个著名的幻方构造方法的一致性,最后讨论了错排矩阵、正交拉丁方与幻方三者的关系。     

第2类4n阶优化雪花幻方的最快构造方法

前言在文[1]中,作者用3张图(奇数阶1张、偶数阶2张)解决了n≥3时任意n阶幻方的构造问题。各种特殊幻方的构造还可以探索。对于4n阶雪花幻方。可以用5类最快方法构造:分别用d=1、d=16、d=4、d=2、d=8的16个等差数列n阶方阵构造之。本文将用d=16的16个等差数列n阶方阵,构成4n阶优化雪花幻方,是为第2类4n阶优化雪花幻方的最快构造方法。     

奇阶完备残差图

本文讨论奇阶完备残差图,证明了对于任意奇数n,不存在奇阶Kn-残差图.对任意奇数t≥3和n=2t,2t -2,2t-4构造了一类具有奇阶2n+t的Kn-残差图.我们证明了当n≡0(mod4)时,Kn-残差图的最小奇阶为5n/2+1;当n≡2(mod4)时,Kn-残差图的最小奇阶为5n/2,并且证明了相应的最小奇阶Kn-残差图的唯一性.     

四阶幻方的几个有趣性质

<正>在一个4×4的正方形网格图中,将1¹6填入其中,使它的每一行、每一列及对角线上的四个数之和都相等(均为34),这样就构成一个四阶幻方(如图1),四阶幻方除了具有上述性质之外,它还具有如下有趣性质:1.其中任意一个2×2的小正方形网格图中,其四个数之和都是34,例如图216填入其中,使它的每一行、每一列及对角线上的四个数之和都相等(均为34),这样就构成一个四阶幻方(如图1),四阶幻方除了具有上述性质之外,它还具有如下有趣性质:1.其中任意一个2×2的小正方形网格图中,其四个数之和都是34,例如图2⁵:     

16阶二次幻方的膨胀构造法

2017年詹森构造了6个异基因的8阶二次幻方兼完美幻方,根据它们的特殊性质,创立用一个4阶矩阵代替原有元素的膨胀法,构造出16阶二次幻方兼完美幻方;并对另外2个具有相似性质的8阶二次幻方,也通过膨胀法构造出了16阶二次幻方.     

对《四阶幻方的几个有趣性质》的质疑

<正>致《中学生数学》:我对贵刊今年3月下的《四阶幻方的几个有趣性质》有些疑问.作者找到一个很好的特例,据特例得到七个有趣的性质也无太多逻辑上的问题,但是第5个和第6个性质中提到"任意一个数",应该是中间四个数中的任意一个数(因为只有中间四个数两肩上才有数).第4个性质和第7个似乎是一样的,只是表示方法不同而已(因为可由第4个性质得出第7个性质,又可以由第7个性质得出第4个性质).按此特例,确实能得到这7个性质,非常有趣,但只据一个特例就得出四阶幻方的7个性质却未免仓促.因为四阶幻方并非只此一种.下面我另举一个四阶幻方的例子(已验算是幻方),上述7个性质中只有第5个符合.第1个性质:其中任意2×2的小方格图中,其四个数之和为34.对于此幻方,不符(如图1,10+11+3+2≠34).     

偶数阶超级幻方

一个n2阶的幻方,如果它的行和、列和、斜和及n×n子方块和都相同,称之为超级幻方,如果对全部n×n子方块要求不满足,但有一部分满足要求,便称为半超级幻方,本文证明了:若n=4k,则存在n2阶超级幻方,若n=4k+2,则存在n2阶半超级幻方.     

构造奇次同心幻方的一种方法

幻方是古老的数学游戏,经过几个世纪的发展形成了很多有趣的构造方法.利用行列式的性质和变换得到了构造奇数阶同心幻方原基的一种方法,利用这种方法和排列组合都能得到任意奇数阶幻方的多种形式.     

奇数阶超级幻方

在 [2 ]中已定义了超级幻方 ,本文将证明只要 n是个奇数 (n>1) ,n2 阶的超级幻方就存在。     

一种4N阶幻方构造方法的论证

一种 4 N阶幻方构造方法被发现 .本文阐明了 4 N阶幻方构造方法 ,介绍了 12阶幻方构造过程 .     

对角方阵的变换群

在不改变对角方阵各行、各列、主对角线、次对角线的元素之集的条件下,其变换群是n次对称群S_n的直积S_n×S_n的子群,因对角拉丁方、对角拉丁方正交侣、幻方、高次幻方、加乘幻方均属此类方阵,本文对构作这类对象及研究它们的计数有重要意义.     

Striking patterns in natural magic squares’ associated electrostatic potentials: Matrices of the 4th and 5th order

A magic square is a square matrix whereby the sum of any row, column, or any one of the two principal diagonals is equal. A surrogate of this abstract mathematical construct, introduced in 2012 by Fahimi and Jaleh, is the “electrostatic potential (ESP)” that results from treating the matrix elements of the magic square as electric charges. The overarching idea is to characterize patterns associated with these matrices that can possibly be used, in the future, in reverse to generate these squares. This study focuses on squares of order 4 and 5 with 880 and 275,305,224 distinct (irreducible/unique) realizations, respectively. It is shown that characteristic patterns emerge from plots of the ESPs of the matrices representing the studied squares. The electrostatic potentials for natural magic squares exhibit a striking pattern of maxima and minima in all distinct 880 of the 4th order and all distinct 275,305,224 of the 5th order matrices. The minimum values of ESP of Dudeney groups are discussed. Equipotential points and certain constants are found among the ESP sums along horizontal and vertical lines on the square lattice. These findings may help to open a new perspective regarding magic squares unsolved problems. While mathematics often leads discovery in physics, the latter (physics) is used here to detect otherwise invisible patterns in a mathematical object such as magic squares.     

On properties of special magic square matrices

By treating regular (or associative), pandiagonal, and most-perfect (MP) magic squares as matrices, we find a number of interesting properties and relationships. In addition, we introduce a new class of quasi-regular (QR) magic squares which includes regular and MP magic squares. These four classes of magic squares are called “special”.We prove that QR magic squares have signed pairs of eigenvalues just as do regular magic squares according to a well-known theorem of Mattingly. This leads to the fact that odd powers of QR magic squares are magic squares which also can be established directly from the QR condition. Since all pandiagonal magic squares of order 4 are MP, they are QR. Also, we show that all pandiagonal magic squares of order 5 are QR but higher-order ones may or may not be. In addition, we prove that odd powers of MP magic squares are MP. A simple proof is given of the known result that natural (or classic) pandiagonal and regular magic squares of singly-even order do not exist.We consider the reflection of a regular magic square about its horizontal or vertical centerline and prove that signed pairs of eigenvalues of the reflected square differ from those of the original square by the factor i. A similar result is found for MP magic squares and a subclass of QR magic squares.The paper begins with mathematical definitions of the special magic squares. Then, a number of useful matrix transformations between them are presented. Next, following a brief summary of the spectral analysis of matrices, the spectra of these special magic squares are considered and the results mentioned above are established. A few numerical examples are presented to illustrate our results.