Убедитесь сами, что квадрат Дюрера является магическим, вычислив суммы по строкам, столбцам и диагоналям. Исследуйте другие свойства этого квадрата, посчитав сумму чисел центрального квадрата и каждого из угловых квадратов.
Как же составляют магические квадраты? Составим, например, магический квадрат из чисел от 1 до 9, как тот, что изображен на рисунке 2.
4 | 9 | 2 |
---|---|---|
3 | 5 | 7 |
8 | 1 | 6 |
Рис.2
Для этого можно попробоавть перебрать различные варианты расстановки чисел от 1 до 9 в клетках таблицы. Если повезет, вы получите магический квадрат. Однако при этом надо иметь в виду, что всего существует почти 400000 разных расстановок чисел в этом квадрате.
Гораздо интереснее составить такой магический квадрат с помощью рассуждений.
Сумма всех чисел от 1 до 9 равна 45. Всего в квадрате три строки. Значит, в каждой строке магического квадрата сумма чисел должна быть равна 45 : 3 = 15. Но тогда, чтобы квадрат был магическим, в каждом столбце и на каждой диагонали сумма чисел должна быть равна 15.
Выпишем все возможные представления числа 15 в виде суммы трех слагаемых от 1 до 9:
9 + 5 + 1
9 + 4 + 2
8 + 6 + 1
8 + 5 + 2
8 + 4 + 3
7 + 6 + 2
7 + 5 + 3
6 + 5 + 4
Заметим, что число, стоящее в центре таблицы, должно встречаться в выписанных суммах 4 раза (столбец, строка и две диагонали). Каждое число, стоящее в углу таблицы, должно встречаться в суммах 3 раза (строка, столбец, диагональ). А число, стоящее на одном из оставшихся четырех мест, должно встречаться в суммах только 2 раза (строка и столбец).
Поскольку в полученных суммах 4 раза встречается только число 5, оно и должно стоять в центре таблицы.
Трижды встречаются в суммах числа 2, 4, 6 и 8. Значит, они должны стоять в углах таблицы, причем так, чтобы 2 и 8 были на одной диагонали: 1, 3, 7 и 9. Их нужно поставить на свободные места, учитывая при этом, что сумма чисел в каждой строке должна быть равна 15.
Описанный способ дает несколько разных магических квадратов. Например, число 8 можно расположжить в любом из четырех углов, что позволит получить разные по виду квадраты.
Квадрат Дюрера
16 | 3 | 2 | 13 |
---|---|---|---|
5 | 10 | 11 | 8 |
9 | 6 | 7 | 12 |
4 | 15 | 14 | 1 |
16 + 3 + 2 + 13 = 19 + 15 = 34 − сумма чисел первой строки;
5 + 10 + 11 + 8 = 15 + 19 = 34 − сумма чисел второй строки;
9 + 6 + 7 + 12 = 15 + 19 = 34 − сумма чисел третьей строки;
4 + 15 + 14 + 1 = 19 + 15 = 34 − сумма чисел четвертой строки;
16 + 5 + 9 + 4 = 21 + 13 = 34 − сумма чисел первого столбца;
3 + 10 + 6 + 15 = 13 + 21 = 34 − сумма чисел второго столбца;
2 + 11 + 7 + 14 = 13 + 21 = 34 − сумма чисел третьего столбца;
13 + 8 + 12 + 1 = 21 + 13 = 34 − сумма чисел четвертого столбца;
16 + 10 + 7 + 1 = 26 + 8 = 34 − сумма чисел первой диагонали;
4 + 6 + 11 + 13 = 10 + 24 = 34 − сумма чисел второй диагонали;
10 + 11 + 6 + 7 = 21 + 13 = 34 − сумма чисел центрального квадрата;
16 + 3 + 5 + 10 = 19 + 15 = 34 − сумма чисел верхнего левого квадрата;,
9 + 6 + 4 + 15 = 15 + 19 = 34 − сумма чисел нижнего левого квадрата;
2 + 13 + 11 + 8 = 15 + 19 = 34 − сумма чисел верхнего правого квадрата;
7 + 12 + 14 + 1 = 19 + 15 = 34 − сумма чисел нижнего правого квадрата.
Вывод: в квадрате Дюрера суммы чисел строк, столбцов, диагоналей, а также центрального квадрата и угловых квадратов равны.