Меню

Что такое магический квадрат и как его найти



Магический квадрат — виды, правила и примеры решения

Среди поклонников логических игр большой популярностью пользуется магический квадрат. Он представляет собой таблицу, заполненную особым образом цифрами. Причём сумма чисел одинакова по всем направлениям. Эту величину принято называть константой. Существует множество вариантов таких головоломок разной степени сложности.

История и современное применение

Первые подобные таблицы использовались ещё в Древней Греции и Китае. Это подтверждено археологическими находками. Арабы называли квадраты магическими, так как верили, что они обладают волшебными свойствами и могут защитить от многих напастей.

В середине XVI в. вопросом о том, как работает магический квадрат, заинтересовались математики в Европе. Они начали активно исследовать загадочные сочетания цифр. Учёные стремились вывести общие принципы построения квадратов и найти всё множество возможных вариантов.

В современной общеобразовательной школе разные виды магических квадратов используются на уроках математики. Они способствуют развитию логического мышления и вызывают у детей живой интерес.

С их помощью школьники учатся планировать свою работу и контролировать её. В клетки можно вписывать не только отдельные цифры, но и математические выражения. Задачи на эту тему часто предлагаются на математических олимпиадах. Решать такие числовые задачи можно и онлайн.

Квадрат нечётного порядка

Среди несложных магических квадратов по математике выделяют разновидности чётного и нечётного порядка. Первая группа подразделяется на таблицы одинарной и двойной чётности.

Начальным шагом во всех случаях будет определение магической константы. Делается это с помощью специальной формулы [n * (n2 + 1)] / 2. Разобраться с принципом решения задачи этого класса можно на самом простом примере. Для этого выстраивается таблица из 9 ячеек. В неё нужно расставить цифры от 1 до 9. Дальнейший алгоритм:

  • Подсчитывается сумма, которая должна получиться в каждой строке. Для этого используется формула: 3 * (32 +1) / 2 = 3 * 10 / 2. Ответом будет число 15.
  • Числа в ячейках расставляются так, чтобы сумма их была равна 15 в каждой строчке. Это требует смекалки и воображения.
  • В средней клетке верхней строки вписывается 1.
  • Каждое следующее число ставится справа по диагонали вверх. Поставить цифру 2 нельзя, так как выше нет строк. Если мысленно добавить сверху ещё один квадрат, цифра 2 окажется в его нижнем правом углу. Значит, цифра 2 вписывается в нижнюю правую клетку.
  • По тому же принципу вписывается цифра 3. Она попадает в среднюю ячейку слева.
  • Если нужная клетка уже занята, очередной символ вписывается ниже предыдущего. Таким образом, 4 ставится под 3.
  • Записывается цифра 5 по диагонали вправо и вверх, а 6 в верхний угол справа.
  • Поскольку место цифры 7 уже занято, она вписывается ниже 6.
  • Восьмёрка занимает место в левом нижнем углу.
  • Оставшуюся клетку занимает девятка.

    Общий алгоритм выполнения задания: каждый следующий знак пишется вверх и правее. Если там нет клетки — дорисовывается ещё один воображаемый квадрат. Если ячейка занята — число записывается ниже предыдущего. Таким способом можно составить любой квадрат нечётного порядка, включая самые сложные, с больши́м числом ячеек.

    Одинарная чётность

    Магические квадраты могут иметь порядок одинарной или двойной чётности. Для каждого случая предусмотрена отдельная методика вычисления. У таблиц одинарной чётности количество клеток в одной строке или столбце делится пополам, но не делится на четыре. Наименьшим квадратом, отвечающим этому требованию, будет прямоугольник 6х6. Фигуру 2х2 построить и заполнить невозможно.

    Вычисление магической константы

    Первый этап расчётов проводится по формуле [n * (n2 + 1)] / 2, где символом n обозначено число клеток в одном ряду. Если взять за пример квадрат 6х6, расчёт будет выглядеть следующим образом: [6 х (36 + 1)]: 2 = (6 х 37): 2 = 222:2.

    Волшебная постоянная прямоугольника со стороной 6 клеток равна 111. Общая сумма чисел от 1 до 36 в каждой строке и в разных направлениях должна быть равна 111.

    Рисунок делится на 4 одинаковые части. В каждой будет по 9 клеток (3х3). Каждую часть обозначают латинскими буквами: А — верхняя левая, С — верхняя правая, D — нижняя левая и В — нижняя правая часть. Если квадрат имеет другой размер, n делится на 2, чтобы узнать точную величину каждой из 4 частей.

    Дальнейшие действия

    Следующий шаг — вписывание в каждую часть ¼ всех чисел. В квадрант А вносятся числа от 1 до 9, в квадрант В — от 10 до 18, в части С — от 19 до 27, в D — от 28 до 36.

    Последовательность вписывания такая же, как при заполнении простейшего нечётного квадрата:

  • Минимальное число, которым начинается заполнение ячеек, всегда ставится в верхнем ряду посередине. У каждой части эта ячейка находится отдельно.
  • Каждая часть заполняется как новый математический объект. Даже если есть пустое место в другом квадрате, его в этих случаях игнорируют.

    В блоках А и D на этой стадии решения сумма в строках и столбиках будет отличаться от постоянной. Чтобы это исправить, некоторые числа меняют местами между собой.

    Алгоритм действий:

  • Начинать нужно с крайней левой клетки в верхней строке. Если фигура имеет размеры 6х6, выделяется только первая верхняя строка части А. В ней должно быть вписано число 8. Если величина таблицы составляет 10х10, выделяют 2 первые клетки в верхнем ряду. В них стоят 17 и 24.
  • Из выделенных клеток формируется промежуточный квадрат. В таблице с количеством строк и столбцов 6х6 он будет состоять из 1 клетки. Его условно обозначают А1.
  • Если размер 10х10, в верхней строке выделяется 2 первые ячейки. Вместе с ними выделяется ещё 2 клетки, во второй строке получается поле из 4 прилежащих друг к другу ячеек.
  • В следующей строке первая ячейка пропускается, затем выделяется столько клеток, сколько было в промежуточной таблице А1. Полученную фигуру можно обозначить А2.
  • Таким же способом строят промежуточный квадрат А3.
  • Эти 3 промежуточных фигуры формируют выделенную область А.
  • Далее переходят в квадрант D и формируют обособленную область D.

    Цифры, которые были вписаны в выделенных треугольниках А и D, нужно поменять между собой местами. После этого сумма в каждой строке должна быть одинаковой. Она равняется вычисленной магической константе.

    Двойной порядок

    Если головоломка имеет порядок двойной чётности, количество окон в каждой горизонтальной строчке или вертикальном столбце должно делиться на 4. Минимальной фигурой с такими свойствами будет таблица 4х4.

    Решать магические квадраты двойной чётности следует по тому же алгоритму, что и остальные. Первый шаг при заполнении — вычисление магической константы. Формула применяется та же, что для расчёта других квадратов. Для фигуры со стороной 4 клетки значение константы будет равно 34.

    В каждом углу основного поля выделяются промежуточные таблицы. Их размер должен быть равен n/4. Эти области обозначают буквами A, B, C, D, располагая их против хода часовой стрелки. Величина промежуточных фигур зависит от размера исходного квадрата:

  • Если длина стороны составляет 4 ячейки, промежуточные зоны будут иметь по 1 клетке.
  • В таблице 8х8 эти области включают 4 элемента (2х2).
  • В квадрате 12х12 выделяются промежуточные фигуры размером 3х3.

    Следующий этап — создание центрального промежуточного квадрата. Величина его стороны должна составлять n/2. Эта фигура не должна накладываться на периферические, но при этом соприкасаться с ними углами.

    Далее в квадрат вносят цифры слева направо. Их допускается ставить только в свободные ячейки, которые входят в состав промежуточных областей. Например, при заполнении таблицы 4х4 порядок действий будет таким:

  • В первой сверху строке и первом слева столбце пишется 1. В верхней клетке четвертого столбика — 4.
  • В центр второй горизонтальной строчки ставятся цифры 6 и 7.
  • В четвёртой строке слева пишется 13, а справа — 16.

    По этому же принципу цифрами заполняются оставшиеся клетки. Числа проставляются слева в порядке уменьшения. Если всё сделано верно, сумма всех чисел в любой строчке будет одинаковой.

    Источник статьи: http://sprint-olympic.ru/uroki/matematika-uroki/93332-magicheskii-kvadrat-vidy-pravila-i-primery-resheniia.html

    Как решить магический квадрат: учимся решать одну из древнейших задач

    Магический квадрат представляет собой квадратную таблицу с числами, построенную так, что сумма чисел в каждой строке, каждом столбце и в каждой диагонали равна одному и тому же числу (магическая сумма). Магические квадраты бывают разных порядков — порядок квадрата определяет число столбцов/строк. Как рассчитать и решать магические квадраты?

    История

    Археологи нашли свидетельства того, что волшебные таблицы были известны еще древним грекам и китайцам. «Магическими» эти фигуры назвали арабы, которые наделяли их сверхъестественными защитными свойствами.

    В середине XVI в. европейские математики занялись исследованиями загадочных таблиц, положив начало их новой жизни. Они искали общий метод построения магических квадратов и пытались описать все возможные их варианты.

    На уроках математики в школе

    Решение магических квадратов на уроках математики и внеклассных занятиях вызывает интерес, способствует развитию мышления. Дети учатся планировать и контролировать свою работу. В клетки магических квадратов можно записывать не только числа, но и выражения. Все зависит от изучаемой темы. Задания с магическими квадратами часто дают как дополнительные или олимпиадные уже в начальной школе.

    Один из способов решения магического квадрата

    Нетрудно решить магический квадрат третьего порядка (у которого по три столбца и строки). Можно воспользоваться тем фактом, что число (выражение), стоящее на пересечении его диагоналей, всегда равно ⅓ волшебной суммы. Отсюда следует алгоритм построения:

    1. Вписываем в первую строку или столбец 3 любых числа.
    1. Вычисляем магическую сумму (0 + 2 + 4 = 6).
    2. Ищем ее третью часть (6/3 = 2).
    3. Полученное число записываем на пересечении диагоналей.
    1. Подбираем остальные числа и заполняем ими пустые клеточки квадрата.

    Смотрите также:

    Как рассчитать магический квадрат Пифагора самому?

    Пифагор — математик, заложивший основы нумерологии. Ученый верил, что миром правят числа. Даже человеческая сущность зависит от них, ведь дата рождения не что иное, как число.

    Магический квадрат Пифагора — фигура третьего порядка, клетки которой заполнены числами от 1 до 9. Он делится на 3 уровня: материальный, души и разума.

    Цифры даты рождения вписываются в определенном порядке. Полученная комбинация рассказывает о заложенных природой способностях человека.

    Материал может быть использован на занятии математического кружка, на внеклассном мероприятии. Цель — развить и расширить познавательный кругозор и логическое мышление.

    Решаем магический квадрат Пифагора: пример

    Дата рождения: 17.09.2005 г. Складываем эти цифры, не учитывая нули: 1 + 7 + 9 + 2 + 5 = 24. Аналогично поступаем с цифрами результата: 2 + 4 = 6.

    Из первой суммы вычитаем удвоенную первую цифру дня рождения: 24 -2 = 22. Снова складываем: 2 + 2 = 4. Полученные числа: 17; 9; 25; 24; 6; 22; 4.

    Цифры вписываем в магический квадрат так, чтобы все единицы оказались в первой клеточке, двойки — во второй и так далее. Нули не учитываем.

    Клетка 1 – волевые качества, эгоизм.

    Эгоизм — яркая, но не преобладающая черта характера.

    Спокойные, покладистые люди.

    Люди с замашками диктатора.

    Воспитанность, природное благородство.

    Люди с повышенной чувствительностью к атмосферным изменениям.

    Человек с хорошим запасом биоэнергетики.

    Клетка 3 — организованность, любовь к точности, конкретности, скрупулезность, скупость.

    Чем больше троек, тем сильнее выражены вышеперечисленные качества.

    Среднее, требуется закаливание.

    Клетка 5 — интуиция, экстрасенсорные способности

    Чем больше пятерок, тем более выражена связь с космосом.

    Люди с неординарным воображением, которым необходим физический труд.

    Могут посвятить время и творчеству, и точным наукам. Физические нагрузки обязательны.

    Заземленные личности, тянущиеся к физическому труду.

    Очень много заземленности.

    Чем больше семерок, тем талантливее человек.

    Клетка 8 — судьба, отношение к обязанностям.

    Люди, которые всегда спешат помочь другим.

    Клетка 9 — умственные способности

    Полное отсутствие девяток означает очень низкий уровень умственной деятельности. Чем больше количество девяток, тем умнее человек.

    Задачи на составление магических квадратов часто включаются в сборники нестандартных заданий. Они встречаются на олимпиадах. Увлеченным математикой школьникам будет полезно узнать об этом классе задач.

    Об авторе: Филиппова Оксана, учитель математики, физики и информатики.

    Спасибо за Вашу оценку. Если хотите, чтобы Ваше имя
    стало известно автору, войдите на сайт как пользователь
    и нажмите Спасибо еще раз. Ваше имя появится на этой стрнице.

    Есть мнение?
    Оставьте комментарий

    Понравился материал?
    Хотите прочитать позже?
    Сохраните на своей стене и
    поделитесь с друзьями

    Вы можете разместить на своём сайте анонс статьи со ссылкой на её полный текст

    Ошибка в тексте? Мы очень сожалеем,
    что допустили ее. Пожалуйста, выделите ее
    и нажмите на клавиатуре CTRL + ENTER.

    Кстати, такая возможность есть
    на всех страницах нашего сайта

    2007-2021 «Педагогическое сообщество Екатерины Пашковой — PEDSOVET.SU».
    12+ Свидетельство о регистрации СМИ: Эл №ФС77-41726 от 20.08.2010 г. Выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций.
    Адрес редакции: 603111, г. Нижний Новгород, ул. Раевского 15-45
    Адрес учредителя: 603111, г. Нижний Новгород, ул. Раевского 15-45
    Учредитель, главный редактор: Пашкова Екатерина Ивановна
    Контакты: +7-920-0-777-397, info@pedsovet.su
    Домен: https://pedsovet.su/
    Копирование материалов сайта строго запрещено, регулярно отслеживается и преследуется по закону.

    Отправляя материал на сайт, автор безвозмездно, без требования авторского вознаграждения, передает редакции права на использование материалов в коммерческих или некоммерческих целях, в частности, право на воспроизведение, публичный показ, перевод и переработку произведения, доведение до всеобщего сведения — в соотв. с ГК РФ. (ст. 1270 и др.). См. также Правила публикации конкретного типа материала. Мнение редакции может не совпадать с точкой зрения авторов.

    Для подтверждения подлинности выданных сайтом документов сделайте запрос в редакцию.

    Публикуя материалы на сайте (комментарии, статьи, разработки и др.), пользователи берут на себя всю ответственность за содержание материалов и разрешение любых спорных вопросов с третьми лицами.

    При этом редакция сайта готова оказывать всяческую поддержку как в публикации, так и других вопросах.

    Если вы обнаружили, что на нашем сайте незаконно используются материалы, сообщите администратору — материалы будут удалены.

    Источник статьи: http://pedsovet.su/matem/6115_kak_reshit_magichesky_kvadrat


  • Adblock
    detector