幻圆是
组合数学的一个分枝,将
自然数排列在多个同心圆或多个连环圆上,使各圆周上数字之和相同,几条直径上的数字和也相同。著名的同心幻圆有南宋数学家
杨辉的攒九图和丁易东的太衍五十图。
杨辉幻圆
杨辉《
续古摘奇算法》有聚五图、聚六图、聚八图、攒九图、八阵图、连环图。
攒九图
杨辉《续古摘奇算法》中的攒九图以自然数1至33构成,9在圆心,其余排列在四个同心圆上,每圈8个数。杨辉有如下攒九图奇妙特点:
1)四条直径上数字之和是147,
28+5+11+25+9+7+19+31+12=147
2)四个圆周上数字之和加圆心9之和也是147。
28+27+20+33+12+4+6+8+9=147
3)八条半径线上数字(不包括9)之和=69
27+15+3+24=69
4)四个圆周上数字之和(不包括9)=八条半径线上数字和的两倍。
图的构造
杨辉书中未曾说明幻圆的构造方法。新加坡大学蓝丽蓉教授建议将八组半径数字分为两组,构成两个四阶幻方,例如:
由于这两个四阶幻方纵数横数之和都是69,只需从第一幻方和第二幻方中随意各取一行,或随意各取一列,构成同一条直径上的两对半径,一共组成四条直径,每直径8个数,最后在圆心安方9,就不但可以排出杨辉幻圆;而且可以排除许许多多不同排列的幻园。此外,由于数字的和与数字的次序无关,因此:
杨辉幻圆真是富于变化。如果限制四个圆周上必须有两个同和半圆(半圆上的四个数字之和必须=69),杨辉幻圆上的半径位置就不可调换。如此一来,杨辉幻圆可以有
具有16个同和线段(和数为69)的幻圆不止一个,可依靠四个圆圈的不同排列得到,共有4x3x2=24种。
杨辉八阵图
1至64, 64数字分为八个圆圈,每个圆圈内数目之和=260。 从西北角顺时针方向各小圆之和为:
又东西方向和南北方向的八个数字之和也是260:
此外两条对角线的16个数字之和为260的两倍:
杨辉连环图
1至72,共72个数字分为9个圆圈,排列成方阵如《杨辉连环图》所示。
此连环图奇妙之处在于连环生圈:由于左右相邻的四个圈的数字连环,又多出4 8字圆圈连环圈。由有以下相邻的8字圈连环组成:
一共13个八字圈: :西北,北,东北,东,东南,南,西南,西,中,(东北,北,东,中),(西北,北,西,中),(东南,南,东,中),(西南,南,西,中)。
丁易东幻圆
南宋数学家
丁易东是杨辉同时代人,以自然数1至49作出六同心圆幻圆,称之为太衍五十图。丁易东幻圆特性:
1)各圆周数字之和为200
3+4+49+2+47+46+1+48=200;
13+14+39+12+37+36+11+38=200;
……
2)每圆周上的一个数与其相对点上数字之和=50;
3+47=50,13+37=50……
3)四条直径上数字之和为325
据上条,6x50+25=325。
幻圆构造
丁易东给出把三阶幻方
洛书变化为六阶幻园太衍五十图的的奇妙方法;
将从1至49的数字分成以下9组:
1)凡个位数为1数按大小次序排为一组:1,11,21,31,41,
2)凡个位数为2数按大小次序排为一组:2,12,22,32,42,
3)凡个位数为3数按大小次序排为一组:3,13,23,33,43,
4)凡个位数为4数按大小次序排为一组:4,14,24,34,44,
5)凡个位数为6数按大小次序排为一组:6,16,26,36,46,
6)凡个位数为7数按大小次序排为一组:7,17,27,37,47,
7)凡个位数为8数按大小次序排为一组:8,18,28,38,48,
8)凡个位数为9数按大小次序排为一组:9,19,29,39,49,
9)5及其倍数按大小次序排为一组:5,10,15,20,25,30,35,40,45。
按
洛书口诀:“戴九履一,左三右七,二四为肩,六八为足”排列数字组: