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#10101

正方形边阵·1 到 8

题目

把 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 这 8 个数字各用一次,填入正方形的 4 个顶点和 4 条边的中点,使正方形每条边上 3 个数字(两端顶点 + 中点)之和都相等。

求这个公共边和 S 的所有可能取值。有几种?

  • 最大是多少?

解法

  1. 分析:每个顶点被 2 条边共用,每个中点只被 1 条边共用。将 4 条边的和相加,顶点各算 2 次、中点各算 1 次。

  2. 4S = 2·(顶点和) + (中点和) = (顶点和) + (顶点和 + 中点和) = (顶点和) + (1+2+…+8) = V + 36。

  3. 其中 V 为 4 个顶点的和。于是 V = 4S − 36,V 必为 4 的倍数偏移量 = 能使 V 整数。

  4. V 的取值范围:最小 1+2+3+4 = 10,最大 5+6+7+8 = 26;同时 V 必须让 4S = V + 36 被 4 整除,即 V 被 4 整除,V ∈ {12, 16, 20, 24}。

  5. 对应 S = (V+36)/4 = 12, 13, 14, 15,共 4 种;最大 S = 15(V = 24,顶点 = {3,6,7,8} 或 {4,5,7,8} 等)。

    4S
    =V + 36
    V ∈
    ={12, 16, 20, 24}
    S ∈
    ={12, 13, 14, 15}

方法

练一练

正方形 4 顶点 + 4 边中点填入 1–8,每边三数和相等。

问最小 S 是多少?此时 4 个顶点的和 V 等于多少?

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