欧拉布阵,四阶幻方,天下谁解?

欧拉布阵,四阶幻方,天下谁解?

首页休闲益智欧拉幻方更新时间:2024-05-09

普鲁士的腓特列大帝曾想组成这样一支仪仗队,仪仗队共有36名军官,来自6支部队,每支部队中,上校、中校、少校、上尉、中尉、少尉各一名。他希望这36名军官排成6×6的方阵,方阵的每一行,每一列的6名军官来自不同的部队并且军衔各不相同。

令他恼火的是,这些军官怎么绞尽脑汁也排不成。

都说三个臭皮匠,赛过诸葛亮,但是在数学问题上,几千几万个臭皮匠都不顶用。

没法,腓特列大帝只能向数学大牛牛欧拉求救。

欧拉先从最简单问题入手,当n=3 (即有3种部队、3种级别)的方阵,他很轻松排出来,然后是n=4,n=5. 都很轻松就解出,得出的方阵叫欧拉方阵(又叫做正交拉丁方阵)。

但是当n=6 时,欧拉发现这是一个不可能完成的任务。

1782年,欧拉总结道:“我已经试验研究了很多次,我确信不可能作出两个六阶的,并且对于10、14,…以及奇数2倍的阶数都是不可能的。”

欧拉认为:4n 2阶欧拉方阵不存在,这被后人称为“欧拉方阵猜想”。

在没有计算机的年代,欧拉方阵猜想的证明非常困难。

一直到了1910年,一对兄弟俩,法国数学家加斯顿•塔里和赫伯特•塔里用了最笨的方法,(不知道他们哪里来的耐心),穷举出了全部六阶拉丁方,从而证实了n=6时欧拉猜想是正确的:n=6 时,仪仗队是一个不可能完成的任务。

看到没? 最笨的方法也可以在数学史上留名啊,真是世上无难事,只怕有心人。

(现在用计算机已经知道,除了n=2,6以外,其余的正交拉丁方阵都存在,而且有多种构造的方法。这个否定的结果是人们在180年的努力中未曾想到的。)

欧拉方阵体现着数学的美:整齐、对称、有规律、简单、自然…

欧拉方阵在工农业生产,统计、组合设计、模拟、数值积分中均具有广泛的应用;另一方面,欧拉方阵在数学的发展中也有着重要的作用.

但是,最要紧好玩。欧拉没料到,后人居然把欧拉方阵能玩出花来,成为一种从9-99岁的人都无法抗拒的经典数字游戏。

欧拉方阵从瑞士起源,接着在日本推广,后来在英国发扬光大,最终风靡全世界,有了另一个简单好听的名字,数独。

其实欧拉方阵就是没有宫的标准数独,而数独其实正是一种特殊的欧拉方阵。

2012 年,三位爱尔兰数学家证明了数独至少需要 17 个初始数字才有唯一解。他们的计算机花了 700 万小时的 CPU 时间才搞定了这道数独题。

爱好者声称:数独能非常非常锻炼孩子智力。时至今日,数独游戏已经“侵入”了几乎一切公共传播领域:报纸,数独刊物,电视,网络,APP......到处都有数独的身影。

世界智力谜题联合会每年举办一次世界数独锦标赛,是国际性最高水准数独赛事。2018年11月7日,最新一届(13届)世界数独锦标赛,中国队获得团体赛亚军。首次参赛的中国14岁选手王诗尧获得本届比赛最佳新人奖。

捷报让国内又再次掀起学习数独的热潮,你想牛刀小试吗?

不过,玩归玩,别走火入魔,比如画中这位主角。

德国名画家丢勒的这幅木刻画《忧郁症》(Melencolia)描述的就是一个因为数学患上忧郁症的天使,她手中握着圆规,天平、沙漏等科学工具散落四周,墙上挂着一个四阶幻方,也就是四阶数独。在最下面一行的中间两格,画家留下了神秘数字1514(据说是创作年代,或者是他母亲去世的年代)。一只蝙蝠举起横幅,上面写道:忧郁症。

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