Интересные задачи по математике: Конкурс магических квадратов

Наталия Макарова, исследователь магических квадратов и автор многочисленных интересных экземпляров, а также участница наших Интернет-олимпиад по математике, проводит конкурс на научном форуме dxdy.ru:

Нетрадиционные пандиагональные квадраты

Конкурс начинается 12 ноября текущего года и продлится до 18.00 мск. 12 января 2011 г.
В конкурсе могут принять участие все желающие.
Можно решить одну или несколько из предложенных задач.
Решения присылайте на e-mail: natalimak1@yandex.ru или в личные сообщения на форуме dxdy.ru.
Если найдены лучшие решения одной и той же задачи, их тоже надо присылать.
Общее требование ко всем задачам: каждый построенный квадрат должен состоять из различных чисел.

Лучшие решения будут представлены по окончании конкурса.

О магических квадратах, простых числах и числах Смита можно посмотреть в Википедии.
Вопросы по задачам можно задавать в [2], а также в личные сообщения на форуме dxdy.ru.

Задача №1

Известен наименьший пандиагональный квадрат 6-го порядка из последовательных простых чисел.
Смотрите последовательность A073523 в OEIS.

Построить наименьшие пандиагональные квадраты из последовательных простых чисел порядков 4 и/или 5.

Примечание: магический квадрат называется наименьшим, если он имеет минимальную константу из всех подобных магических квадратов.

Задача № 2

Известный пандиагональный квадрат 6-го порядка из чисел Смита имеет наименьшую магическую константу 5964.
Вот этот квадрат:

22	2902	94	1633	202	1111
265	634	562	391	1894	2218
1642	1219	1678	985	319	121
355	526	913	1966	346	1858
2785	166	922	535	1282	274
895	517	1795	454	1921	382

Авторы квадрата С. Беляев и Н. Макарова.

Доказать, что данный квадрат является наименьшим или построить пандиагональный квадрат 6-го порядка из чисел Смита с меньшей магической константой.

Задача № 3

Построенный В. Павловским пандиагональный квадрат 7-го порядка из простых чисел имеет магическую константу 1649. Этот квадрат является регулярным и построен с использованием примитивного квадрата.
Доказать, что:
а) данный квадрат является наименьшим среди регулярных пандиагональных квадратов 7-го порядка из простых чисел;
б) не существует нерегулярных пандиагональных квадратов 7-го порядка из простых чисел с меньшей магической константой.
Если а) и/или б) неверно, привести опровергающие примеры.

Примечание: о примитивных квадратах и регулярных пандиагональных квадратах см. [1].

Задача № 4

Для построения идеального квадрата 7-го порядка достаточно найти 7 последовательностей вида $a_i, a_{i+1}, a_{i+2}, a_{i+3}, a_{i+4}, a_{i+5}, a_{i+6}, i = 1, 8, 15, ..., 43$ , удовлетворяющих следующим условиям:

$a_i + a_{i+6} = a_{i+1} + a_{i+5} = a_{i+2} + a_{i+4} = 2a_{i+3}, a_1 + a_{43} = a_8 + a_{36} = a_{15} + a_{29} = 2a_{22}$

Пример идеального квадрата 7-го порядка из последовательностей (простых чисел), удовлетворяющих указанному условию:

20233	27799	30637	37123	44017	7753	13759
43093	7717	13723	19309	26863	34429	36187
25939	33493	39979	42157	6793	13687	19273
5857	12763	19237	25903	32569	39043	45949
32533	38119	45013	9649	11827	18313	25867
15619	17377	24943	32497	38083	44089	8713
38047	44053	7789	14683	21169	24007	31573

Магическая константа квадрата равна 181321. Автор квадрата Н. Макарова.

Доказать, что указанное условие является и необходимым для построения идеального квадрата 7-го порядка или привести пример, опровергающий необходимость этого условия.
Используя указанное условие или какой-либо другой алгоритм, построить идеальный квадрат 7-го порядка из чисел Смита с наименьшей магической константой.

Примечание: пандиагональный квадрат называется идеальным, если он обладает свойством ассоциативности.

Задача № 5

Известный на сегодня пандиагональный квадрат 7-го порядка из чисел Смита имеет очень большую магическую константу – 696745.

Вот этот квадрат:

37678	778	70582	381802	202	25618	180085
381298	23962	1921	217642	382	54814	16726
180346	54418	958	16222	405058	265	39478
39982	381361	37822	2182	234382	562	454
56218	180526	58	24214	16285	418918	526
517	53842	381622	54562	2362	180022	23818
706	1858	203782	121	38074	16546	435658

Автор квадрата Н. Макарова.
Для сравнения: магические константы пандиагональных квадратов из чисел Смита порядков 4 – 6 соответственно: 14560 (наименьшая), 8318 (наименьшая), 5964.
Представленный квадрат построен с использованием примитивного квадрата.

Применяя этот же алгоритм или разработав другой, построить пандиагональный квадрат 7-го порядка из чисел Смита с меньшей магической константой.

Задача № 6

Не найдено ни одного пандиагонального квадрата 9-го порядка из простых чисел. Не разработан алгоритм для такого построения. Разработан алгоритм построения идеального квадрата 9-го порядка, но идеальный квадрат из простых чисел пока не найден.

Разработать алгоритм и построить пандиагональный и/или идеальный квадрат 9-го порядка из простых чисел с любой магической константой, по возможности наименьшей.

Задача № 7

В [2] приведены примеры построения пандиагональных квадратов порядков 11 и 13 из простых чисел с использованием примитивных квадратов. Используя этот алгоритм или разработав другой, построить пандиагональный квадрат 17-го порядка из простых чисел с любой, по возможности наименьшей, магической константой.

1. THE ALGEBRAIC THEORY OF DIABOLIC MAGIG SQUARES. By Barkley Rosser and R. J. Walker
http://narod.ru/disk/23700701000/Rosser1939.rar.html

Примечание: статья переведена на русский язык С. В. Беляевым. Перевод здесь: http://svb.hut/DOWN/Rosser_ru.pdf

2. Тема “Магические квадраты” topic12959.html

Интересные задачи по математике

Полезные игры и приложения для Android

12 ноября 2010

Конкурс магических квадратов

Нетрадиционные пандиагональные квадраты

Комментариев нет:

Отправить комментарий

Добавить в закладки

Тематика:

Архив блога