Kwadrat magiczny (matematyka) - Google

Kwadrat magiczny (matematyka)

Z Wikipedii

Skocz do: nawigacji, szukaj

Kwadrat magiczny to tablica liczb składająca się z n wierszy i n kolumn (n>2), w którą wpisano n2 różnych liczb naturalnych w ten sposób, że suma liczb w każdym wierszu, w każdej kolumnie i w każdej przekątnej jest taka sama (tzw. suma magiczna). Kwadrat, w którym suma liczb w każdym wierszu i każdej kolumnie jest taka sama, ale sumy liczb w przekątnych są różne, nazywa się półmagicznym.

Z matematycznego punktu widzenia to macierz kwadratowa, w której suma liczb w kolumnach, wierszach i obu przekątnych jest taka sama.

Kwadraty magiczne nie mają żadnego zastosowania naukowego, ich układanie jest rodzajem rozrywki matematycznej. Kwadratów magicznych jest nieskończenie wiele.

Najpopularniejsze są kwadraty zbudowane z kolejnych wyrazów ciągu arytmetycznego: 1, 2, ... n2. Suma magiczna takiego kwadratu wynosi n·(n2+1)/2.

Niektóre własności kwadratów magicznych (n, jak wyżej, oznacza liczbę kolumn i wierszy kwadratu):

  • JeÅ›li do każdej liczby w kwadracie dodamy tÄ™ samÄ… wartość k, to kwadrat pozostanie magicznym, a jego suma magiczna wzroÅ›nie o n·k.
  • JeÅ›li każdÄ… liczbÄ™ w kwadracie pomnożymy przez tÄ™ samÄ… wartość k, to kwadrat pozostanie magicznym, a jego suma wzroÅ›nie k-krotnie.
  • JeÅ›li weźmiemy dwa kwadraty magiczne o tym samym rozmiarze i sumach magicznych S1 i S2, i dodamy liczby na odpowiadajÄ…cych sobie pozycjach, to otrzymany w wyniku tego dodawania nowy kwadrat też bÄ™dzie magiczny, a jego suma magiczna wyniesie S1+S2 (jednak nie ma gwarancji, że w tym nowym kwadracie wszystkie liczby bÄ™dÄ… różne).

Sumę magiczną kwadratu można szybko wyznaczyć, bez potrzeby sumowania liczb w kolumnach, wierszach bądź przekątnych, za pomocą wzoru:

{(Z+Y)\over 2} \cdot X

gdzie: Z - pierwsza liczba kwadratu magicznego (w lewym górnym rogu), Y - ostatnia liczba kwadratu (w prawym dolnym rogu), X - liczba wierszy i kolumn kwadratu. Oczywiście wzór ten możemy użyć nie tylko do liczb znajdujących się na tych rogach. Wystarczy ze najpierw znajdziemy środek macierzy (może on być liczbą lub + w przypadku boku parzystego). Następnie wybieramy sobie jedną liczbę z macierzy a nasz środek posłuży nam za środek symetrii tzn. naszą drugą liczbą będzie liczba oddalona o taką samą odległość od środka jak pierwsza, lecz po przeciwnej stronie.

Kwadraty magiczne znali już starożytni Chińczycy i Hindusi, wierzyli w ich magiczną moc i dlatego umieszczali je na amuletach i talizmanach. Chiński filozof i budowniczy Lo Shu stworzył ok. 2800 roku p.n.e. tzw. kwadrat idealny, tworząc na jego podstawie podwaliny sztuki Feng Shui. Chińscy architekci doradzali stosować magiczny kwadrat podczas projektowania domów, pałaców i miast. Najbardziej znaną budowlą, gdzie podczas projektowania ściśle zastosowano zasadę idealnego kwadratu jest Cesarski Pałac w Pekinie. Najsłynniejszym kwadratem magicznym jest jednak ten, który umieścił Albrecht Dürer na swoim słynnym miedziorycie Melancholia I. Zapewne nieprzypadkowo w dwu wewnętrznych kratkach ostatniego wiersza tego kwadratu stoją obok siebie liczby 15 i 14, składające się na datę powstania grafiki – rok 1514.

Istnieją również językowe odmiany kwadratów magicznych. W takich kwadratach litery wpisane w pola kwadratu tworzą słowa w kolumnach i wierszach (nie zawsze muszą tworzyć one po przekątnych).

Przykłady kwadratów magicznych:


\begin{bmatrix}
 8 & 1 & 6 \\
 3 & 5 & 7 \\
 4 & 9 & 2 \\
\end{bmatrix}

\begin{bmatrix}
 1 & 35 & 34 & 4 \\
 32 & 6 & 7 & 29 \\
 8 & 30 & 31 & 5 \\
 33 & 3 & 2 & 36 \\
\end{bmatrix}

\begin{bmatrix}
 17 & 24 & 1 & 8 & 15 \\
 23 & 5 & 7 & 14 & 16 \\
 4 & 6 & 13 & 20 & 22 \\
 10 & 12 & 19 & 21 & 3 \\
 11 & 18 & 25 & 2 & 9
\end{bmatrix}

\begin{bmatrix}
 37 & 48 & 59 & 70 & 81 & 2 & 13 & 24 & 35 \\
 36 & 38 & 49 & 60 & 71 & 73 & 3 & 14 & 25 \\
 26 & 28 & 39 & 50 & 61 & 72 & 74 & 4 & 15 \\
 16 & 27 & 29 & 40 & 51 & 62 & 64 & 75 & 5 \\
 6 & 17 & 19 & 30 & 41 & 52 & 63 & 65 & 76 \\
 77 & 7 & 18 & 20 & 31 & 42 & 53 & 55 & 66 \\
 67 & 78 & 8 & 10 & 21 & 32 & 43 & 54 & 56 \\
 57 & 68 & 79 & 9 & 11 & 22 & 33 & 44 & 46 \\
 47 & 58 & 69 & 80 & 1 & 12 & 23 & 34 & 45 
\end{bmatrix}
n = 3, S = 15 n = 4, S = 74 n = 5, S = 65 n = 9, S = 369
Miedzioryt Melancholia
Miedzioryt Melancholia

\begin{bmatrix}
 16 & 3 & 2 & 13 \\
 5 & 10 & 11 & 8 \\
 9 & 6 & 7 & 12 \\
 4 & 15 & 14 & 1 \\
\end{bmatrix}
Kwadrat z Melancholii Dürera nad skrzydłem anioła
n=4 s=34 (16+1=17; 10+7=17; 13+4=17; 6+11=17; 15+2=17; 14+3=17; 12+5=17; 8+9=17)

[edytuj] Zobacz też


Polska liderem w pokazywaniu europejskich produkcji
Europejskie stacje telewizyjne przeznaczają ponad 65 proc. czasu antenowego na produkcje europejskie, w tym ponad 36 proc. na produkcje niezależnych producentów z UE - wynika z piątkowego raportu Komisji Europejskiej. Polska jest liderem rankingu krajów UE.
TVP procesuje siÄ™ z "Dziennikiem"
Przeprosin i wpłaty 200 tys. na cel społeczny żąda TVP od "Dziennika" za artykuł pt. "Korupcja w TVP" - o domniemanej propozycji wiceszefowej Agencji Informacji TVP Patrycji Koteckiej wyższych wycen za materiały kompromitujące PO.
Maks Kolonko procesuje siÄ™ z "Faktem"
Przeprosin i 100 tysięcy zł zadośćuczynienia żąda od wydawcy "Faktu" znany prezenter TV Mariusz Maks Kolonko za nazwanie go "łajdakiem" i sugestię, że swój związek z Weroniką Rosati traktował instrumentalnie.
Powstaje audiobook o ÅšlÄ…sku
Sześć płyt i książka z esejami złożą się na audiobook poświęcony Śląskowi. Ma to być dźwiękowy pejzaż regionu.
Dodatek o Powstaniu Warszawskim w "Rzeczpospolitej"
Dzisiaj dziennik "Rzeczpospolita" (Presspublica) ukaże siÄ™ z dodatkiem poÅ›wiÄ™conym Powstaniu Warszawskiemu – "Warszawa '44".
Linki: Strona g³ówna