三阶魔方(九宫格)是最简单的魔方,是由1、2、3、4、5、6、7、8、9、9个数字组成的三行三列矩阵(如图)。
它的对角线、水平和垂直和都是15,这个最简单的幻方的幻和叫做15。中心的数量是5。
4、2、6、8四个角格上的数字为角格;9,1,3,7四个边上的数字是边格数。
九宫格填数是小学数学经常遇到的一类公式问题,初中数学也有九宫格。九宫格主要考察学生的思维能力和计算能力。
对于成年人来说,填九宫格相对简单,但是对于小学生来说,填九宫格还是比较难的。我们可以用九宫格填数字作为亲子数学游戏,让学生和家人互动。
一、九宫格填数法。
1.两种基本方法
(1)【公式法】
公式填充方法:
24是肩膀,68是脚,
左三右七穿九走一,
五个在中间。
②【Z法】
“Z”法:
从1到9,停止,;2、8立交;画“Z”字。
公式法和“Z”字法适用于已知9个连续或不连续的自然数,用数填充9个正方形的问题。
2、法律(三大法则):
以下定律适用于所有三阶幻方。
(1)幻和与中心数
幻和= 3倍中心数
(2)过中心的直线上的三个数——等差数列。
过中心的线上的三个数依次是等差数列。换句话说,对于中心位置对称的两个数,平均值就是中心数。
(3)角关系——金三角
2折角格子的数目=两个不相邻的边格子的数目之和。
2a= b + c
例如,在基本的魔术方块中:
2*8=9+7, 2*4=1+7,
2*6=3+9, 2*2=1+3
二、九宫格(三阶魔方)的构造原理
1.基本结构
1,2,3等连续自然数生成的幻方,…是基本的魔方。在此基础上,每个数加上或减去相同的数,就可以形成一个新的由零或负数组成的幻方。
比如上面基本幻方中的每个数减去5,得到一个新的由-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4组成的幻方,幻方和为0。(这是初中话题)
2.自然数的结构
9个自然数,数字1+数字9 =数字2+数字8 =数字3+数字7 =数字4+数字6。每一个对数加上第五个数的和等于幻和,就可以确定第五个数要填在中心网格,这四组数分别填在水平、垂直、对角线位置。
例如,由1、3、5、10、12、14、19、21、23组成的幻方的幻方值为36。(下)
3.任何算术级数
从1到9的每个数乘以X,再加上y,就可以得到任何等差数列。
所以按照原来从小到大的顺序,魔方还是成立的。
比如把1-9组成的三阶幻方的每个数乘以4,再加2。得到6,10,14,18,22,26,30,34,38组成魔方。幻和= 66。(下)
4、依法施工。
(1)总和/9=中心数E
(2)幻和/3=中心数E
(3)中心数E=(B+H)/2
=(D+F)/2=(A+I)/2
=(C+G)/2
(4)等差数列
A-E=E-I,B-E=E-H,
C-E=E-G,D-E=E-F。
(5)金三角
2A=H+F,2C=D+H,
2G=B+F,2 I =D+B。
这是一道小学思维训练题:九个正方形填数字。
如图,在九个方块中填入九个自然数。已经填好的三个数字是21,9,12。请填写其他数字,以便每行、每列和每条对角线的总和相等。
有什么好方法吗?
总之,在九宫格中填入数字是一个有趣的操作过程,老少皆宜。
我们都能被数学迷住。
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