Ниже — кратко и по делу: как решать «квадраты с пропущенными числами» (обычно — магические квадраты или таблицы с равными суммами строк/столбцов). Алгоритм: 1. Установите правило задачи: что должно выполняться (все строки/столбцы/диагонали равны? используются ли подряд идущие числа 1..n^2? задана ли сумма?). 2. Если это магический квадрат из чисел 1…n21\ldots n^21…n2, найдите магическую сумму S=n(n2+1)2.
S=\frac{n(n^2+1)}{2}. S=2n(n2+1).
Для 3×33\times33×3 это S=15S=15S=15, центр равен n2+12\frac{n^2+1}{2}2n2+1 (для 3×33\times33×3 — 555). 3. Пронумеруйте пустые клетки переменными x,y,z,…x,y,z,\dotsx,y,z,…. Выпишите линейные уравнения для строк, столбцов и диагоналей, которые должны быть равны SSS (или заданной сумме). 4. Решите систему уравнений — обычно это простая система линейных уравнений (можно вычитать одно уравнение из другого, подставлять найденные значения). 5. Используйте дополнительные свойства: для нечётных nnn парные клетки, симметричные относительно центра, часто суммируются в 2⋅2\cdot2⋅центра; для заполнения уникальными числами проверяйте, что числа не повторяются и лежат в допустимом диапазоне. Пример (классический Lo Shu, некоторые клетки пропущены). Дано: 8?6?5???2
\begin{matrix} 8 & ? & 6\\ ? & 5 & ?\\ ? & ? & 2 \end{matrix} 8???5?6?2
Знаем, что это 3×33\times33×3 магический квадрат, значит S=15S=15S=15. Обозначим неизвестные x,y,z,u,vx,y,z,u,vx,y,z,u,v и выпишем уравнения: 8+x+6=15 ⟹ x=1,
8+x+6=15\implies x=1, 8+x+6=15⟹x=1,x+5+v=15 ⟹ 1+5+v=15 ⟹ v=9,
x+5+v=15\implies 1+5+v=15\implies v=9, x+5+v=15⟹1+5+v=15⟹v=9,6+z+2=15 ⟹ z=7,
6+z+2=15\implies z=7, 6+z+2=15⟹z=7,8+y+u=15 ⟹ y+u=7,
8+y+u=15\implies y+u=7, 8+y+u=15⟹y+u=7,y+5+z=15 ⟹ y+5+7=15 ⟹ y=3 ⟹ u=4.
y+5+z=15\implies y+5+7=15\implies y=3\implies u=4. y+5+z=15⟹y+5+7=15⟹y=3⟹u=4.
Получаем заполненный квадрат 816357492.
\begin{matrix} 8&1&6\\ 3&5&7\\ 4&9&2 \end{matrix}. 834159672. Если сумма строк/столбцов задана не как магическая, тот же метод: завести переменные, выписать уравнения и решить систему. Эффективные приёмы: подстановка (из простых строк/столбцов), вычитание уравнений, использование симметрии и среднего элемента.
Алгоритм:
1. Установите правило задачи: что должно выполняться (все строки/столбцы/диагонали равны? используются ли подряд идущие числа 1..n^2? задана ли сумма?).
2. Если это магический квадрат из чисел 1…n21\ldots n^21…n2, найдите магическую сумму
S=n(n2+1)2. S=\frac{n(n^2+1)}{2}.
S=2n(n2+1) . Для 3×33\times33×3 это S=15S=15S=15, центр равен n2+12\frac{n^2+1}{2}2n2+1 (для 3×33\times33×3 — 555).
3. Пронумеруйте пустые клетки переменными x,y,z,…x,y,z,\dotsx,y,z,…. Выпишите линейные уравнения для строк, столбцов и диагоналей, которые должны быть равны SSS (или заданной сумме).
4. Решите систему уравнений — обычно это простая система линейных уравнений (можно вычитать одно уравнение из другого, подставлять найденные значения).
5. Используйте дополнительные свойства: для нечётных nnn парные клетки, симметричные относительно центра, часто суммируются в 2⋅2\cdot2⋅центра; для заполнения уникальными числами проверяйте, что числа не повторяются и лежат в допустимом диапазоне.
Пример (классический Lo Shu, некоторые клетки пропущены). Дано:
8?6?5???2 \begin{matrix}
8 & ? & 6\\
? & 5 & ?\\
? & ? & 2
\end{matrix}
8?? ?5? 6?2 Знаем, что это 3×33\times33×3 магический квадрат, значит S=15S=15S=15. Обозначим неизвестные x,y,z,u,vx,y,z,u,vx,y,z,u,v и выпишем уравнения:
8+x+6=15 ⟹ x=1, 8+x+6=15\implies x=1,
8+x+6=15⟹x=1, x+5+v=15 ⟹ 1+5+v=15 ⟹ v=9, x+5+v=15\implies 1+5+v=15\implies v=9,
x+5+v=15⟹1+5+v=15⟹v=9, 6+z+2=15 ⟹ z=7, 6+z+2=15\implies z=7,
6+z+2=15⟹z=7, 8+y+u=15 ⟹ y+u=7, 8+y+u=15\implies y+u=7,
8+y+u=15⟹y+u=7, y+5+z=15 ⟹ y+5+7=15 ⟹ y=3 ⟹ u=4. y+5+z=15\implies y+5+7=15\implies y=3\implies u=4.
y+5+z=15⟹y+5+7=15⟹y=3⟹u=4. Получаем заполненный квадрат
816357492. \begin{matrix}
8&1&6\\
3&5&7\\
4&9&2
\end{matrix}.
834 159 672 .
Если сумма строк/столбцов задана не как магическая, тот же метод: завести переменные, выписать уравнения и решить систему. Эффективные приёмы: подстановка (из простых строк/столбцов), вычитание уравнений, использование симметрии и среднего элемента.