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六角星形數字之排列(中)

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(八)合於條件排列之變形

(1)將合於條件之排列(如圖二)中一邊上四數與其平行邊上四數相互交叉調換,則所得之新排列仍合於條件。因在各邊上四數經變動後,仍在同一邊上,其和仍為 26 未變。由於星形包含三組平行邊,故合於條件之排列共有三個變形,如圖四、圖五及圖六所示,稱之為變形一、變形二及變形三。

圖四:變形一

圖四:變形一

圖五:變形二

圖五:變形二

圖六:變形三

圖六:變形三

(2)合於條件之排列,尚有另一類變形。

將合於條件之排列(如圖二)中各 Ai 換為 Bi=13 – Aii=1 至 12,則所得之排列所示亦合於條件,因若 Am,An,Aj 及 Ak 為圖二排列中任一邊上四數(其和為 26)經變換後,該邊上四數為 Bm,Bn,Bj 及 Bk 則:

Bm+Bn+Bj+Bk=(13 – Am)+(13 – An

+(13 – Aj)+(13 – Ak

=52 –(Am+An+Aj+Ak
=52 – 26=26

即變換後每邊上四數之和仍為 26,且 Bii=1 至 12 亦為 1 至 12 諸數之組合,故所得之新排列合於條件。

但當 A1+A6=13 或 A1+A7=13 時,經此種變形後其一型(二型)菱形上四數未變,僅位置易動變成二型(一型)而已。所得結果與前類變型相同。

(3)如將合於條件之排列,依垂直紙面任一直線為軸旋轉 60 度或 60 度之倍數,或依紙面上任一直線為軸旋轉 180 度所得之排列當然仍合於條件,因數與數間相對位置沒有變動,實為同一種排列,似不應視為新解,如不予列舉。因此,為便於辨認比較,玆選取中間豎立之菱形為第一型或第二型為標準形,即中間豎立之菱形為第一或第二型,且其上方數字較下方數字為小。而左邊數字較右邊數字為小,以下將以此等標準形式作為研討之對象。

綜合以上所得可推出尋找合於條件排列之捷徑如下:

(一)圖八型合於條件排列之尋求。

(1)選定第一型菱形上四數:首先在 1 至 12 等數中取出兩奇數,而使剩餘四奇數可均分為相等之兩組數(即符合性質五)。此兩數計有以下七個組合:

(1, 3)(1, 7)(1, 11)(3, 9)(5, 7)(5, 11)(9, 11)

然後再取出兩偶數,亦使剩餘四偶數能均分為相等之兩組數。此組合亦有七組如下:

(2, 4)(2, 8)(2, 12)(4, 10)(6, 8)(6, 12)(10, 12)

在以上兩組數中,配成總和為 26 之組合計有 13 組如下:

(1, 3)(10, 12);(1, 7)(6, 12);(1, 11)(2, 12);
(1, 11)(6, 8);(3, 9)( 2, 12);(3, 9)(4, 10);
(3, 9)(6, 8);(5, 7)(2, 12);(5, 7)(4, 10);
(5, 7)(6, 8);(5, 11)(2, 8);(9, 11)(2, 4);
(1, 11)(4, 10)。

以上每一組合均可用作第一型菱形上四數,可依順序一一加以測試。

首先取第一組{(1, 3)(10, 12)}四數放置在第一型菱形上如圖九所示。

圖七

圖七

圖八

圖八

圖九

圖九

(2)計算出第一型菱形上每邊已放置之兩數和

第一邊 3+10=13(X3);第二邊 1+10=11(X4
第三邊 1+12=13(X1);第四邊 3+12=15(X2

由性質五知 13(X1),15(X2),13(X3),11(X4)分別第 1 至 4 邊上應填入一奇一偶之和(如此第 1 至 4 邊上四數之和均為 26)。

附表一

附表一

(3)將剩餘之奇數平分(5,11)(7,9)及剩餘之偶數平分(2,8)(4,6)後,一對一相加並將結果依序列出如附表一。依下列兩條件找出與 X1,X2,X3 及 X4 相同之四數:

(1)四數分屬於不同之行與列(即此四數之組成數為全部剩餘之奇數及偶數,無重複);

(2)與 X1,X3 相同之兩數在同一 2×2 分方塊中,而與 X2,X4 相同之兩數,則在不相鄰之另一 2×2 分方塊中(如此第 5 及 6 邊上四數分由等分之剩餘奇數組及偶數組各一組所組成,其和均為 26)。

合以上兩條件之四數及其組成數如下:

X1:13=5+8;X3:13=11+2;X2:15=6+9;X4:11=4+7

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