九宮者,二四為肩,六八為足,左三右七,戴九履一,五居中央。

作者:國立台灣師範大學數學系教授 許志農

數學謎語,兒歌與遊戲,現在統稱為休閒數學,而休閒數學的一個里程碑係發生在公元前2000年的黃河岸邊。據說大禹治水的時候,看到一隻烏龜爬出洛水水面,這是一隻神龜,龜甲上有黑白點的圖案,代表1到9,排成格狀,如下圖:

           

像這樣一個正方形,裡面的數字是由1開始的連續整數,每一行,每一列及兩條對角線的和都相等,稱之為「幻方」、「魔方陣」或「縱橫圖」,而中國人稱這個正方形為「洛書」(任意一行、任意一列以及兩條對角線的數字之和都是15),歐洲人直到十四世紀才開始研究幻方,比中國人遲了近兩千年。南宋數學家楊輝在1275年所著的《續古摘奇算法》書中提到幻方的要訣為「戴九履一,左三右七,二四為肩,六八為足」。

我們有八種方式排列1到9的數字,使得所形成的3x3方塊成為幻方,但是這八個幻方經過旋轉或鏡射後,事實上都是同一個,如圖所示。因此,三階的幻方只有洛書這一個而已。      

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