竞赛数学 · 四年级 第20讲《幻方与数阵图扩展》举一反三练习卷
详细解题思路 + 规范步骤 + 三套填空变式(换数字 / 换场景 / 增加知识点)· 答案见文末附录
1. 【原题 ch20-chaoyue-01】请在图 20-27 的每个空格内填入一个合适的数,使得每行、每列及两条对角线上的各数之和都相等。
详细思路是哪类问题:补全三阶幻方
关键切入点:已填 6 数之和等于幻和的 2 倍
方法概述:去公共格补两格后,由已填 6 数 = 2×幻和求幻和
规范步骤:- 去公共格补格:$E=7+21-11=17,\ C=21+15-11=25$(两直线去公共格)
- 求幻和:$(7+21+15+17+11+25)\div2=48$(未填对角线之和 = 幻和)
- 定中心:$48\div3=16$(中心 = 幻和 ÷ 3)
第一套题目:三阶方格表中,除一条对角线外的 6 个格已填出,它们是 $32$、$4$、$12$、$28$、$36$、$8$,使每行、每列、两条对角线之和都相等。求幻和与中心数。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 已填出的 6 个数(除一条对角线外)之和 $=32+4+12+28+36+8=\underline{\quad}$。
- 全部 9 数之和 $=$ 幻和 $\times3$;未填对角线之和 $=$ 幻和,故已填 6 数之和 $=$ 幻和 $\times2$,于是幻和 $=120\div2=\underline{\quad}$。
- 中心数 $=$ 幻和 $\div3=60\div3=\underline{\quad}$。
第二套题目:一张三阶方阵除一条对角线外已填 6 个数:$7$、$21$、$15$、$17$、$11$、$25$,要求每行、每列、两条对角线之和都相等。求幻和与中心数。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 已填 6 数之和 $=7+21+15+17+11+25=\underline{\quad}$。
- 已填 6 数之和 $=$ 幻和 $\times2$,故幻和 $=96\div2=\underline{\quad}$。
- 中心数 $=48\div3=\underline{\quad}$。
第三套题目:三阶方阵除一条对角线外已填 6 个数:$21$、$14$、$16$、$20$、$22$、$15$,要求每行、每列、两条对角线之和都相等。求幻和与中心数。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 已填 6 数之和 $=21+14+16+20+22+15=\underline{\quad}$。
- 幻和 $=108\div2=\underline{\quad}$。
- 中心数 $=54\div3=\underline{\quad}$。
第三套题目:三阶方阵除一条对角线外已填 6 个数:$27$、$20$、$22$、$26$、$28$、$21$(其中 $27$、$20$ 同在第一行,$28$、$21$ 同在第三行),要求每行、每列、两条对角线之和都相等。求幻和,并补出那条对角线上的三个数(右上、中心、左下)。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 已填 6 数之和 $=27+20+22+26+28+21=\underline{\quad}$,故幻和 $=144\div2=\underline{\quad}$。
- 第一行已知 $27$、$20$,右上格 $=72-27-20=\underline{\quad}$。
- 第三行已知 $28$、$21$,左下格 $=72-28-21=\underline{\quad}$。
- 中心 $=$ 幻和 $-$ 右上 $-$ 左下 $=72-25-23=\underline{\quad}$。
2. 【原题 ch20-chaoyue-02】图 20-28 是有名的"六角幻方",将 $1\sim19$ 这 19 个自然数分别填入图中的○内,使得每一条直线上○内的各数之和都相等。美国的数学爱好者阿当斯从 $1910$ 年开始,到 $1962$ 年,用了 $52$ 年的时间才找到了解答。现在已经填入了 6 个自然数,请你完成这个"六角幻方"。
详细思路是哪类问题:六角幻方
关键切入点:每条直线和 = 全部数之和 ÷ 5
方法概述:先求直线和 38,设顶点为未知数沿直线逐步推出全部
规范步骤:- 求直线和:$(1+2+\cdots+19)\div5=190\div5=38$(总和的五分之一)
- 验证若干直线:$15+13+10=38,\ 14+8+4+12=38$(各线和均 38)
- 验证中排:$9+6+5+2+16=38$(五数之和)
3. 【原题 ch20-chaoyue-03】在图 20-29 中有 6 个正方形,请你将 $1\sim9$ 这 9 个数分别填入图中 9 个○内,使得每个正方形 4 个顶点上的数字之和都相等。
详细思路是哪类问题:多正方形顶点和数阵
关键切入点:9 个正方形把每个○各算 4 次
方法概述:由 幻和×9 = 总和×4 求幻和,再由 45-2×幻和 定中心
规范步骤:- 求总和:$1+2+\cdots+9=45$(9 数之和)
- 求幻和:$45\times4\div9=20$(重数分析)
- 定中心:$45-20\times2=5$(大、斜正方形都为 20)
- 验证正方形:$9+7+3+1=20,\ 2+6+8+4=20$(四角、斜正方形均 20)
第一套题目:图中有 6 个正方形,将 $2\sim10$ 这 9 个数分别填入 9 个○内,使每个正方形 4 个顶点之和都相等(每个○恰被 6 个正方形共算 4 次)。求这个相等的和与中心数。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 9 个数之和 $=2+3+\cdots+10=\underline{\quad}$。
- 每个○被算 4 次,故 幻和 $\times9=4\times54=\underline{\quad}$。
- 幻和 $=216\div9=\underline{\quad}$。
- 中心数 $=54-24\times2=\underline{\quad}$(大、斜正方形都为 24)。
第二套题目:一块木板上刻着 6 个正方形共用 9 个钉○,把 $1\sim9$ 号挂牌挂到钉上,使每个正方形 4 顶点号码之和都相等(每钉被算 4 次)。求这个和与中心钉的号码。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 9 个号码之和 $=1+2+\cdots+9=\underline{\quad}$。
- 每钉被算 4 次,故 幻和 $\times9=4\times45=\underline{\quad}$。
- 幻和 $=180\div9=\underline{\quad}$。
- 中心号码 $=45-20\times2=\underline{\quad}$。
第三套题目:图中 6 个正方形,将 $3\sim11$ 这 9 个数填入 9 个○(每○被算 4 次),使每个正方形 4 顶点之和都相等。求这个和与中心数。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 9 个数之和 $=3+4+\cdots+11=\underline{\quad}$。
- 幻和 $\times9=4\times63=\underline{\quad}$。
- 幻和 $=252\div9=\underline{\quad}$。
- 中心数 $=63-28\times2=\underline{\quad}$。
第三套题目:图中 6 个正方形,将 $1\sim9$ 填入 9 个○(每○被算 4 次),使每个正方形 4 顶点之和都相等。求这个和、中心数,以及每个角上小三角形 3 个顶点之和。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 9 个数之和 $=(1+9)\times9\div2=\underline{\quad}$。
- 幻和 $\times9=4\times45=\underline{\quad}$。
- 幻和 $=180\div9=\underline{\quad}$。
- 中心数 $=45-20\times2=\underline{\quad}$。
- 每个角上小三角形 3 顶点之和 $=$ 幻和 $-$ 中心 $=20-5=\underline{\quad}$。
4. 【原题 ch20-chaoyue-04】在图 20-30 中的 7 个○内填入一些自然数,要求所填的自然数中最小的一个数是 $1$,并且相邻两个○内的数字之差(大数减小数)恰好等于这两个○之间标出的数字。
详细思路是哪类问题:环形差数阵
关键切入点:设一○为未知数沿环用差表示,再令最小数为 1
方法概述:沿环用相邻差写出各数,令最小值为 1 解出
规范步骤:- 验证各相邻差:$15-14=1,\ 15-13=2,\ 13-10=3,\ 10-6=4$(相邻两数之差)
- 继续:$6-1=5,\ 7-1=6,\ 14-7=7$(恰为 1~7)
5. 【原题 ch20-chaoyue-05】将 $1\sim9$ 这 9 个数分别填入图 20-31 中的 9 个○内,使图中每条直线(图中有 7 条直线)上的○内所填数之和都相等,那么这个和是多少?
详细思路是哪类问题:多直线相等数阵
关键切入点:3 条横线相加,直线和×3 = 总和 - 唯一不在横线上的数
方法概述:用整除性筛选并结合斜线验证确定直线和
规范步骤:- 求总和:$1+2+\cdots+9=45$(9 数之和)
- 整除筛选:$(45-9)\div3=12$(A=9 时横线和为 12(候选))
- 结合斜线验证得:$14$(唯一使 7 条直线都成立的和)
6. 【原题 ch20-chaoyue-06】将 $0\sim9$ 这 10 个数分别填入图 20-32 中的各个○内,使得各阴影三角形的 3 个顶点上的数之和相等。这个和最大是多少?最小是多少?请分别给出使得和最大、最小的填法。
详细思路是哪类问题:阴影三角形顶点和最值
关键切入点:除中心外每数算 1 次,和×3 = 总和 - 中心数
方法概述:调中心数取值,验证可行填法取最值
规范步骤:- 求总和:$0+1+\cdots+9=45$(10 数之和)
- 最大(中心 3):$(45-3)\div3=14$(中心尽量小)
- 最小(中心 6):$(45-6)\div3=13$(中心尽量大)
7. 【原题 ch20-chaoyue-07】在图 20-33 中有 11 个空的○,要求把 $1\sim13$ 这 13 个数分别填入各○内(其中 $3$、$4$ 已经填好),使得上面 2 个○内数的和,等于与它相连的下面的○内的数(例如,虚线框中上面 2 个○内的数相加,它们的和应等于相连的下面 1 个○内的数),并且最下面空着的 4 个○内的数之和等于 $43$。
详细思路是哪类问题:求和金字塔数阵
关键切入点:底层 4 数和为 43,拆数试填
方法概述:由相邻两数之和等于下方数,结合底层 4 数和 43 拆数试填
规范步骤:- 拆 43:$43=13+12+11+7$(拆成 4 个不同数之和)
- 其他拆法:$43=13+12+10+8=13+11+10+9$(多种拆分)
- 试填验证:$43$(满足相邻和关系)
8. 【原题 ch20-chaoyue-08】图 20-34 中共有 10 个○,6 条直线。请问:(1)能否将 $1\sim10$ 这 10 个数分别填入图中,使得每条直线上的各数之和都相等?(2)能否将 $0\sim9$ 这 10 个数分别填入图中,使得每条直线上的各数之和都相等?(3)请从 $1\sim11$ 这 11 个数中去掉一个数后,将剩下的 10 个数分别填入图中,使得每条直线上的各数之和都相等。
详细思路是哪类问题:存在性数阵图
关键切入点:6 条直线和×3 = 所填 10 数之和,须为 3 的倍数
方法概述:用整除性判断可行的直线和并构造
规范步骤:- 第(1)问:$(1+10)\times10\div2=55$(1~10 之和)
- 判不能:$55\div3$ 不是整数(直线和非整数)
- 第(3)问总和:$(1+11)\times11\div2=66$(1~11 之和)
- 去数得和:$(66-3)\div3=21,\ (66-6)\div3=20,\ (66-9)\div3=19$(去 3、6、9)
第一套题目:某图有 10 个○、6 条直线,每条直线上有 3 个○,每条直线的和等于所填 10 数之和除以 3。请从 $2\sim12$ 这 11 个数中去掉一个,把剩下 10 个填入,使每条直线之和都相等。分别求去掉 $2$、$5$、$8$、$11$ 时每条直线的和。
引导填空(在横线上填关键结果):
- $2\sim12$ 共 11 个数,和 $=2+3+\cdots+12=(2+12)\times11\div2=\underline{\quad}$。
- 每条直线和的 3 倍等于剩下 10 数之和,故去掉的数使 $77-x$ 是 3 的倍数。$77\div3$ 的余数是 $\underline{\quad}$,故去掉的数除以 3 也余这个数(只能是 $2$、$5$、$8$、$11$)。
- 去掉 $2$:直线和 $=(77-2)\div3=\underline{\quad}$。
- 去掉 $5$:直线和 $=(77-5)\div3=\underline{\quad}$。
- 去掉 $8$:$(77-8)\div3=\underline{\quad}$;去掉 $11$:$(77-11)\div3=\underline{\quad}$。
第二套题目:游乐场有 10 个灯座、6 条灯线,每条灯线串 3 个灯座,每条灯线亮度和等于所用 10 个号之和除以 3。请从 $1\sim11$ 号中去掉一个,其余装到 10 个灯座上,使各灯线之和都相等。分别求去掉 $3$、$6$、$9$ 时每条灯线的和。
引导填空(在横线上填关键结果):
- $1\sim11$ 共 11 个号,和 $=(1+11)\times11\div2=\underline{\quad}$。
- $66$ 能被 3 整除,故去掉的号也要能被 3 整除,只能是 $3$、$6$、$9$。去掉 $3$:$(66-3)\div3=\underline{\quad}$。
- 去掉 $6$:$(66-6)\div3=\underline{\quad}$。
- 去掉 $9$:$(66-9)\div3=\underline{\quad}$。
第三套题目:某图有 10 个○、6 条直线,每条直线和等于所填 10 数之和除以 3。判断:能否把 $1\sim10$ 分别填入使各线之和相等?能否把 $2\sim11$ 分别填入使各线之和相等?(用整除性说明)
引导填空(在横线上填关键结果):
- $1\sim10$ 之和 $=(1+10)\times10\div2=\underline{\quad}$。
- 每条直线和 $=55\div3$ 不是整数($55-54=\underline{\quad}\ne0$),故不能。
- $2\sim11$ 之和 $=(2+11)\times10\div2=\underline{\quad}$。
- 每条直线和 $=65\div3$ 也不是整数($65-63=\underline{\quad}\ne0$),故也不能。
第三套题目:某图有 10 个○、6 条直线,每条直线和等于所填 10 数之和除以 3。请从 $1\sim13$ 这 13 个数中去掉 3 个,把剩下 10 个填入使各线之和相等。求每条直线的和最大可能是多少?
引导填空(在横线上填关键结果):
- $1\sim13$ 之和 $=(1+13)\times13\div2=\underline{\quad}$。
- 剩下 10 数之和要是 3 的倍数。$91\div3$ 的余数是 $\underline{\quad}$,故去掉的 3 数之和除以 3 也余这个数。
- 要直线和最大就让去掉的 3 数之和最小;最小且合乎余数的三数和是 $1+2+4=\underline{\quad}$。
- 最大直线和 $=(91-7)\div3=\underline{\quad}$。
9. 【原题 ch20-tuozhan-01】将 $1\sim25$ 这 25 个数分别填入图 20-12 中的各个方格中(有些数已填好),使得每行、每列及两条对角线上的各数之和都相等。那么标有符号"$*$"的方格内所填的数是多少?
详细思路是哪类问题:补全五阶幻方
关键切入点:全部数之和等于 5 倍幻和
方法概述:由 1~25 之和定幻和 65,再逐列倒推 * 格
规范步骤:- 求全部数之和:$(1+25)\times25\div2=325$(等差数列求和)
- 求幻和:$325\div5=65$(5 倍幻和)
- 补第一列:$65-20-9-23-12=1$(该列缺格)
- 求 *:$65-18-7-21-15=4$(第三列倒推)
第一套题目:将 $1\sim25$ 这 25 个数填入 $5\times5$ 方格,使每行、每列及两条对角线之和都相等。已知某列自上而下是 $22$、$9$、$16$、$10$(缺一格);$*$ 所在列已知四格是 $11$、$8$、$20$、$19$。求缺格与 $*$。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 全部数之和 $1+2+\cdots+25=(1+25)\times25\div2=\underline{\quad}$。
- 共 5 行(列),幻和 $=325\div5=\underline{\quad}$。
- 某列已知 $22$、$9$、$16$、$10$,缺格 $=65-22-9-16-10=\underline{\quad}$。
- $*$ 所在列已知 $11$、$8$、$20$、$19$,则 $*=65-11-8-20-19=\underline{\quad}$。
第二套题目:把 $1\sim25$ 号 25 个储物柜排成 $5\times5$,使每行、每列及两条对角线的编号之和都相等。已知第一列自上而下是 $20$、$9$、$23$、$12$(缺一格);$*$ 所在列已知四格是 $18$、$7$、$21$、$15$。求缺格与 $*$。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 全部编号之和 $1+2+\cdots+25=(1+25)\times25\div2=\underline{\quad}$。
- 共 5 行,幻和 $=325\div5=\underline{\quad}$。
- 第一列已知 $20$、$9$、$23$、$12$,缺格 $=65-20-9-23-12=\underline{\quad}$。
- $*$ 所在列已知 $18$、$7$、$21$、$15$,则 $*=65-18-7-21-15=\underline{\quad}$。
第三套题目:将 $1\sim16$ 这 16 个数填入 $4\times4$ 方格,使每行、每列及两条对角线之和都相等。已知某列自上而下是 $3$、$12$、$6$(缺一格);$*$ 所在列已知三格是 $5$、$16$、$4$。求缺格与 $*$。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 全部数之和 $1+2+\cdots+16=(1+16)\times16\div2=\underline{\quad}$。
- 共 4 行,幻和 $=136\div4=\underline{\quad}$。
- 某列已知 $3$、$12$、$6$,缺格 $=34-3-12-6=\underline{\quad}$。
- $*$ 所在列已知 $5$、$16$、$4$,则 $*=34-5-16-4=\underline{\quad}$。
第三套题目:将 $1\sim36$ 这 36 个数填入 $6\times6$ 方格,使每行、每列及两条对角线之和都相等。已知某列自上而下是 $6$、$14$、$20$、$31$、$9$(缺一格);$*$ 所在列已知五格是 $10$、$25$、$3$、$30$、$18$。求缺格与 $*$。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 全部数之和 $1+2+\cdots+36=(1+36)\times36\div2=\underline{\quad}$。
- 共 6 行,幻和 $=666\div6=\underline{\quad}$。
- 某列已知 $6$、$14$、$20$、$31$、$9$,缺格 $=111-6-14-20-31-9=\underline{\quad}$。
- $*$ 所在列已知 $10$、$25$、$3$、$30$、$18$,则 $*=111-10-25-3-30-18=\underline{\quad}$。
10. 【原题 ch20-tuozhan-02】请在图 20-13 的每个空格内填入一个合适的数,使得每行、每列及两条对角线上的各数之和都相等。
详细思路是哪类问题:补全三阶幻方
关键切入点:去公共格后两直线剩余和相等
方法概述:用去公共格性质求出关键格,再逐格补出
规范步骤:- 求左图首格:$100+19-95=24$(第一列与第二行去公共格)
- 求左图末格:$100+95-19=176$(第三列与对角线去公共格)
- 右图验证:$5+12+7=10+8+6=9+4+11=24$(幻和 24)
11. 【原题 ch20-tuozhan-03】(1)请在图 20-14 的每个空格内填入一个合适的数,使得每行、每列及两条对角线上的各数之和都等于 $19.95$。那么,标有"$*$"的方格内所填的数是多少?(2)请在图 20-15 的每个空格内填入一个合适的数,使得每行、每列及两条对角线上的各数之和都相等。
详细思路是哪类问题:三阶幻方求指定格
关键切入点:幻和等于中心数的 3 倍
方法概述:由幻和定中心数,再逐格推到目标格
规范步骤:- 定中心:$19.95\div3=6.65$(中心 = 幻和 ÷ 3)
- 补第二列顶:$19.95-6.65-8.80=4.50$(该列倒推)
- 求 *:$19.95-4.33-4.50=11.12$(第一行倒推)
- 第(2)问:$75\div3=25,\ 29+19-17=31$(中心 25,去公共格得 31)
第一套题目:在三阶方格表中填数,使每行、每列及两条对角线之和都等于 $29.94$。已知第二列底部是 $13.50$,第一行有一格是 $7.21$。求标有 $*$ 的格(在第一行、与刚求出的第二列顶格同行)。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 三阶幻方幻和等于中心数的 3 倍,故中心数 $=29.94\div3=\underline{\quad}$。
- 第二列已知中心 $9.98$ 与底部 $13.50$,顶格 $=29.94-9.98-13.50=\underline{\quad}$。
- 第一行已知 $7.21$ 与刚求的 $6.46$,$*=29.94-7.21-6.46=\underline{\quad}$。
第二套题目:某三天气温记录排成三阶表,使每行、每列及两条对角线的读数之和都等于 $19.95$。已知第二列底部是 $8.80$,第一行有一格是 $4.33$。求标有 $*$ 的格。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 幻和等于中心数的 3 倍,中心数 $=19.95\div3=\underline{\quad}$。
- 第二列已知中心 $6.65$ 与底部 $8.80$,顶格 $=19.95-6.65-8.80=\underline{\quad}$。
- 第一行已知 $4.33$ 与刚求的 $4.50$,$*=19.95-4.33-4.50=\underline{\quad}$。
第三套题目:在三阶方格表中填数,使每行、每列及两条对角线之和都等于 $75$。已知第一行有 $17$,第一列有 $29$、$19$。求中心数,以及第一行第三格。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 中心数 $=75\div3=\underline{\quad}$。
- 比较第一行与第一列(公共为第一格),第一行第三格 $=29+19-17=\underline{\quad}$。
第三套题目:在三阶方格表中填数,使每行、每列及两条对角线之和都等于 $45.6$。已知第二列底部是 $18.9$,第一行有一格是 $20.1$,一条对角线上除中心外有一格是 $9.4$。求 $*$(第一行,与第二列顶格同行)以及该对角线另一端的数。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 中心数 $=45.6\div3=\underline{\quad}$。
- 第二列已知中心 $15.2$ 与底部 $18.9$,顶格 $=45.6-15.2-18.9=\underline{\quad}$。
- 第一行已知 $20.1$ 与刚求的 $11.5$,$*=45.6-20.1-11.5=\underline{\quad}$。
- 该对角线已知中心 $15.2$ 与 $9.4$,另一端 $=45.6-15.2-9.4=\underline{\quad}$。
12. 【原题 ch20-tuozhan-04】如图 20-16,大正方形的 4 个角上已填入 4 个数,4 个数之和是 $264$。奇妙的是,把这个图倒过来看,大正方形 4 个角上的数之和仍然是 $264$。请你在中间的小正方形的 4 个角的○里,填入另外 4 个数,使得每条对角线上的 4 个数正看和倒看时,其和都是 $264$;而且小正方形角上的 4 个数正看和倒看时,其和也都是 $264$。
详细思路是哪类问题:倒置和不变数阵
关键切入点:1、6、8、9 倒过来仍是数字且 6、9 互换
方法概述:用 1、6、8、9 组成两位数、个位十位各用一次,使和恒为 264
规范步骤:- 四角和:$(1+6+8+9)\times10+(1+6+8+9)=264$(十位、个位各出现一次)
- 分解验证:$24\times10+24=264$(数字和为 24)
- 内四角一种填法:$81+69+18+96=264$(同样满足)
13. 【原题 ch20-tuozhan-05】将 $1$、$2$、$3$、$5$、$6$、$7$、$9$、$10$、$11$ 这 9 个数分别填入图 20-17 中的○内($1$、$3$、$9$ 已填好),使得每条直线上各数之和都相等。
详细思路是哪类问题:菱形圆周数阵图
关键切入点:去公共圆圈后两直线剩余之和相等
方法概述:由两直线去公共部分得数之差,再据已填数定位
规范步骤:- 定右左之差:$7-5=2$(去公共圆圈后右比左大 2)
- 另一对差:$11-9=2$(同样相差 2)
- 定中心:$6$(结合已填 1、3、9 逐步确定)
14. 【原题 ch20-tuozhan-06】请将 $1\sim9$ 这 9 个数分别填入图 20-18 中的□内,使得所有不等号都成立。那么所有满足要求的填法共有多少种?
详细思路是哪类问题:不等号数阵计数
关键切入点:从最大、最小处逐层定位,剩余可交换处计数
方法概述:依不等关系逐层确定极值,剩余两格可交换得填法数
规范步骤:- 定最大最小:$A=9,\ H=1$(行内不等关系)
- 逐层剥离:$B=8,\ G=2,\ C=7,\ F=3,\ E=4$(剩余数继续定位)
- 计数:$1+1=2$(D、M 可交换,共 2 种)
15. 【原题 ch20-tuozhan-07】请将 $1\sim10$ 这 10 个数分别填入图 20-19 中的○内($9$ 已经填好),使得除了第一行外每个○内的数都等于与它相连的上方两个○内的两数之差。
详细思路是哪类问题:差数金字塔
关键切入点:从给定的 9 出发倒推
方法概述:由每格等于上方两数之差,从已知 9 逐层试填
规范步骤:- 验证第一行差:$10-8=2,\ 10-1=9,\ 6-1=5$(相邻两数之差)
- 验证第二行差:$9-2=7,\ 9-5=4$(继续向下)
- 验证底格:$7-4=3$(最底)
16. 【原题 ch20-tuozhan-08】在图 20-20 中的 7 个○内各填一个数(两个数已填好),要求每一条直线上的 3 个数,居中的数是旁边两个数的平均数。
详细思路是哪类问题:平均数数阵图
关键切入点:居中数为两端数的平均数
方法概述:逐条直线用居中数等于两端平均建立关系求解
规范步骤:- 定底线中间:$(13+17)\div2=15$(居中数为两端平均)
- 另一线中间:$(15+17)\div2=16$(同理)
17. 【原题 ch20-tuozhan-09】请在图 20-21 中的六块区域内分别填入 $1\sim6$ 这 6 个数,使得对每一个○来说,与它相邻的区域内的数之和都相等。
详细思路是哪类问题:区域相邻和数阵
关键切入点:相邻和的 3 倍等于总和的 2 倍
方法概述:由 S×3=2×总和求每组相邻和,再凑数确定填法
规范步骤:- 求总和:$1+2+3+4+5+6=21$(6 个数之和)
- 列重数关系:$S\times3=21\times2=42$(每区域被算 2 次)
- 求 S:$42\div3=14$(三个○)
- 定内圈:$3+5+6=14$(内圈三块之和为 14)
第一套题目:在某图的六块区域内分别填入 $2\sim7$ 这 6 个数,使对每一个○来说,与它相邻的 3 块区域内的数之和都相等。求这个相等的和,并指出内圈三块应填哪三个数。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 6 个区域数之和 $2+3+4+5+6+7=\underline{\quad}$。
- 把 3 个○的相邻和加起来,每个区域被算 2 次,故 $S\times3=2\times27=\underline{\quad}$。
- 每个○的相邻和 $S=54\div3=\underline{\quad}$。
- 内圈 3 块之和须为 $18$,只能是最大的三个 $5+6+7=\underline{\quad}$。
第二套题目:把 $1\sim6$ 分别写在拼图的六块木片上,使围绕每个连接点○的 3 块木片上的数之和都相等。求这个相等的和,并指出中间三块应填哪三个数。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 6 块木片数之和 $1+2+3+4+5+6=\underline{\quad}$。
- 3 个○的相邻和相加,每块被算 2 次,故 $S\times3=2\times21=\underline{\quad}$。
- 每个○的相邻和 $S=42\div3=\underline{\quad}$。
- 中间 3 块之和须为 $14$,只能是 $3+5+6=\underline{\quad}$。
第三套题目:在六块区域内分别填入 $2$、$4$、$6$、$8$、$10$、$12$ 这 6 个偶数,使与每个○相邻的 3 块区域之数和都相等。求这个和,并指出内圈三块应填哪三个数。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 6 个数之和 $2+4+6+8+10+12=\underline{\quad}$。
- 每个区域被算 2 次,故 $S\times3=2\times42=\underline{\quad}$。
- 每个○的相邻和 $S=84\div3=\underline{\quad}$。
- 内圈 3 块之和须为 $28$,可取 $6+10+12=\underline{\quad}$。
第三套题目:在六块区域内分别填入 $2$、$4$、$6$、$8$、$10$、$12$,使与每个○相邻的 3 块之数和都相等。求相邻和 $S$、内圈三块之数,并用两种方法验证外圈三块之和。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 6 个数之和 $2+4+6+8+10+12=\underline{\quad}$。
- 每块被算 2 次,$S\times3=2\times42=\underline{\quad}$,故 $S=84\div3=\underline{\quad}$。
- 内圈 3 块之和须为 $28$,取 $6+10+12=\underline{\quad}$。
- 外圈三块之和 $=$ 总和 $-$ 内圈 $=42-28=\underline{\quad}$;另一种算法 $2+4+8=\underline{\quad}$,两者一致。
18. 【原题 ch20-tuozhan-10】请将 $1$ 个 $1$,$2$ 个 $2$,$3$ 个 $3$,$\cdots$,$8$ 个 $8$,$9$ 个 $9$ 分别填入图 20-22 中,使得相同的数所在的方格都连在一起(相连的两个方格必须有公共边),现在已经给出了其中 8 个方格中的数,并且知道 $A$、$B$、$C$、$D$、$E$、$F$、$G$ 各不相同,那么,七位数 $\overline{ABCDEFG}$ 是多少?
详细思路是哪类问题:连通区域数字谜
关键切入点:按各数出现次数与连通要求逐格确定
方法概述:由数字个数限制与连通性、对称性逐格排除
规范步骤:- 定 D、C:$D=2,\ C=3$(2 个 2 与 3 个 3 的连通限制)
- 排除 5:$A,B,E,F,G\in\{4,6,7,8,9\}$(5 无法到达)
- 定结果:$6+7+3+2+4+8+9=39$(试填得七位数各位)
19. 【原题 ch20-tuozhan-11】将数字 $1\sim7$ 这 7 个数分别填入图 20-23 中的小○内,使得每个圆周上的 3 个数之和与每条直线上的 3 个数之和都相等。
详细思路是哪类问题:圆周与直线综合数阵
关键切入点:幻和×5 = 中心数 + 2×总和,用整除性定中心
方法概述:由 幻和×5 = 中心数 + 2×总和 及 5 的倍数限制定中心与幻和
规范步骤:- 求总和:$1+2+3+4+5+6+7=28$(7 数之和)
- 列关系:$\text{幻和}\times5=\text{中心}+2\times28=\text{中心}+56$(重数分析)
- 整除定中心:$4+56=60$(只有中心 4 使其为 5 的倍数)
- 求幻和:$(4+56)\div5=12$(幻和)
- 定线上另两数和:$12-4=8$(每直线另两数之和)
第一套题目:将 $2\sim8$ 这 7 个数分别填入某图(2 个圆周 + 3 条直线,共 5 条线;中心○被算 3 次,其余○各算 2 次),使每个圆周、每条直线上 3 数之和(幻和)都相等。求中心数与幻和。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 所有数之和 $2+3+4+5+6+7+8=\underline{\quad}$。
- 幻和 $\times5=$ 中心数 $+2\times35=$ 中心数 $+\underline{\quad}$。
- 幻和 $\times5$ 是 5 的倍数,故中心数 $+70$ 是 5 的倍数;在 $2\sim8$ 中只有中心数 $=\underline{\quad}$ 满足。
- 幻和 $=(5+70)\div5=\underline{\quad}$。
- 每条直线另外两数之和 $=15-5=\underline{\quad}$。
第二套题目:把七种颜色对应的 $1\sim7$ 号分别填入同样的图(中心算 3 次、其余各算 2 次,共 5 条线),使每条线上 3 号之和都相等。求中心号与这个相等的和。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 所有号之和 $1+2+3+4+5+6+7=\underline{\quad}$。
- 和 $\times5=$ 中心 $+2\times28=$ 中心 $+\underline{\quad}$。
- 和 $\times5$ 是 5 的倍数,$1\sim7$ 中只有中心 $=\underline{\quad}$ 使 中心 $+56$ 为 5 的倍数。
- 这个相等的和 $=(4+56)\div5=\underline{\quad}$。
- 每条线另外两号之和 $=12-4=\underline{\quad}$。
第三套题目:将 $3\sim9$ 这 7 个数分别填入同样的图(中心算 3 次、其余各算 2 次,共 5 条线),使每条线上 3 数之和都相等。求中心数与幻和。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 所有数之和 $3+4+5+6+7+8+9=\underline{\quad}$。
- 幻和 $\times5=$ 中心 $+2\times42=$ 中心 $+\underline{\quad}$。
- 中心 $+84$ 要是 5 的倍数,$3\sim9$ 中只有中心 $=\underline{\quad}$ 满足。
- 幻和 $=(6+84)\div5=\underline{\quad}$。
- 每条直线另外两数之和 $=18-6=\underline{\quad}$。
第三套题目:将 $1\sim9$ 这 9 个数分别填入一个中心被算 3 次、其余各算 2 次、共 5 条线的数阵,使每条线上的数之和都相等。求中心数与幻和,并显式排除一个错误的中心候选。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 所有数之和 $1+2+\cdots+9=(1+9)\times9\div2=\underline{\quad}$。
- 幻和 $\times5=$ 中心 $+2\times45=$ 中心 $+\underline{\quad}$。
- 中心 $+90$ 要是 5 的倍数,$1\sim9$ 中只有中心 $=\underline{\quad}$ 满足。
- 幻和 $=(5+90)\div5=\underline{\quad}$。
- 验证排除:若中心取 $4$,则 $4+90=\underline{\quad}$,末位 $4$ 不能被 5 整除,排除。
20. 【原题 ch20-tuozhan-12】将 $1\sim9$ 这 9 个数分别填入图 20-24 中的 9 个○内,使 4 个大圆周上的 4 个数之和都等于 $16$。
详细思路是哪类问题:多圆周重叠数阵
关键切入点:按圆圈被覆盖次数列重数关系
方法概述:由 幻和×4 = 中心×3 + 总和 + 相交处之和,先定中心可能取值再凑配
规范步骤:- 求全部数之和:$1+2+3+4+5+6+7+8+9=45$(9 数之和,后面要减去它)
- 算 4 个圆周之和:$16\times4=64$(4 个大圆周各自和为 16)
- 列重数关系:$3A+(B+C+D+E)=64-45=19$(中心 $A$ 算 4 次、相交处 $B,C,D,E$ 各算 2 次、外 4 格各算 1 次;4 圆周和 = 总和 + $3A$ + 相交处之和)
- 定中心第一种取值:$A=1\Rightarrow B+C+D+E=16$(验证 $3\times1+16=19$)
- 定中心第二种取值:$A=2\Rightarrow B+C+D+E=13$(验证 $3\times2+13=19$;若 $A\ge3$ 则相交四数之和 $\le10$,而四个不同数之和至少 $1+2+4+5=12$,矛盾,故中心只能是 $1$ 或 $2$)
- 按相交处和凑配:取 $A=2$:相交四点填 $\{1,3,4,5\}$(和 $13$),外四点填 $\{6,7,8,9\}$(结合图中各圆周相交位置试填,即得 4 圆周和都为 16 的一种填法)
21. 【原题 ch20-tuozhan-13】图 20-25 中一共有 10 个方格,现在把 $2\sim11$ 这 10 个自然数分别填到里面,每个方格各填一个。如果要求图中的 3 个 $2\times2$ 的正方形中的 4 个数之和都相等,那么这个和最小可能是多少?请给出一种填法。
详细思路是哪类问题:2×2 方块和数阵最值
关键切入点:两公共格重数为 2,幻和×3 = 总和 + 公共格之和
方法概述:由 3 的倍数限制取最小幻和
规范步骤:- 求总和:$2+3+\cdots+11=65$(10 数之和)
- 试最小公共和:$65+2+3=70$(公共两格取 2、3)
- 取 3 的倍数:$72\div3=24$(大于 70 的最小 3 倍数是 72)
- 定公共和:$72-65=7$(公共两格之和为 7)
第一套题目:把 $3\sim12$ 这 10 个数填入含 3 个 $2\times2$ 正方形的图(有 2 个公共小格重数为 2,其余重数为 1),使 3 个正方形的 4 数之和都相等。求这个和最小可能是多少?
引导填空(在横线上填关键结果):
- 全部数之和 $3+4+\cdots+12=(3+12)\times10\div2=\underline{\quad}$。
- 幻和 $\times3=$ 总和 $+$ 两公共格之和。两公共格最小 $3+4=\underline{\quad}$,此时 $75+7=\underline{\quad}$。
- $82$ 不是 3 的倍数,大于 $82$ 的最小 3 倍数是 $\underline{\quad}$。
- 最小幻和 $=84\div3=\underline{\quad}$,公共格之和 $=84-75=\underline{\quad}$。
第二套题目:把 $2\sim11$ 号 10 张卡片放进图中 10 个格,图上有 3 个 $2\times2$ 窗口(2 个格被两个窗口共用、重数 2,其余重数 1),要求 3 个窗口内 4 张卡片号码之和都相等。求这个和最小可能是多少?
引导填空(在横线上填关键结果):
- 全部号码之和 $2+3+\cdots+11=(2+11)\times10\div2=\underline{\quad}$。
- 和 $\times3=$ 总和 $+$ 两公共格之和。两公共格最小 $2+3=\underline{\quad}$,此时 $65+5=\underline{\quad}$。
- $70$ 不是 3 的倍数,大于 $70$ 的最小 3 倍数是 $\underline{\quad}$。
- 最小和 $=72\div3=\underline{\quad}$,公共格之和 $=72-65=\underline{\quad}$。
第三套题目:把 $1\sim10$ 这 10 个数填入含 3 个 $2\times2$ 正方形的图(2 个公共格重数 2,其余重数 1),使 3 个正方形 4 数之和都相等。求这个和最小可能是多少?
引导填空(在横线上填关键结果):
- 全部数之和 $1+2+\cdots+10=(1+10)\times10\div2=\underline{\quad}$。
- 幻和 $\times3=$ 总和 $+$ 两公共格之和。两公共格最小 $1+2=\underline{\quad}$,此时 $55+3=\underline{\quad}$。
- $58$ 不是 3 的倍数,大于 $58$ 的最小 3 倍数是 $\underline{\quad}$。
- 最小幻和 $=60\div3=\underline{\quad}$,公共格之和 $=60-55=\underline{\quad}$。
第三套题目:把 $4\sim13$ 这 10 个数填入含 3 个 $2\times2$ 正方形的图(2 个公共格重数 2,其余重数 1),使 3 个正方形 4 数之和都相等。求这个和最大可能是多少?
引导填空(在横线上填关键结果):
- 全部数之和 $4+5+\cdots+13=(4+13)\times10\div2=\underline{\quad}$。
- 要幻和最大就让两公共格之和最大;它们最大是 $12+13=\underline{\quad}$。
- 但 $85+25=\underline{\quad}$ 不是 3 的倍数;小于它且使总数为 3 倍数的最大公共和是 $23$,此时 $85+23=\underline{\quad}$。
- 最大幻和 $=108\div3=\underline{\quad}$。
22. 【原题 ch20-tuozhan-14】如图 20-26,大三角形被分成了 9 个小三角形。试将 $1\sim9$ 这 9 个数分别填入这 9 个小三角形内,每个小三角形内填一个数,要求靠近大三角形三条边的每 5 个数相加的和相等。这 5 个数的和最大可能是多少?请给出一种填法。
详细思路是哪类问题:三角形分块和数阵最值
关键切入点:边中格算 1 次、其余 6 格算 2 次
方法概述:把每边中间格取最小,使被算 2 次的 6 格取最大,得最大边和
规范步骤:- 求总和:$1+2+\cdots+9=45$(9 数之和)
- 取被算 2 次的 6 数最大:$4+5+6+7+8+9=39$(边中格放最小的 1、2、3)
- 求最大边和:$(45+39)\div3=28$(边和×3 = 总和 + 双算之和)
- 验证中间格:$1+2+3=6$(三个边中格之和)
23. 【原题 ch20-xingqu-01】把 $1\sim9$ 这 9 个数分别填入图 20-1 中的 9 个○内,使得三个圆周及三条线段上 3 个数之和都相等。
详细思路是哪类问题:圆周线段数阵图
关键切入点:9 个○各在 2 条线上,6 条部分之和把每个数各算 2 次
方法概述:用总和的 2 倍除以部分数求每部分的和,再借三阶幻方结构试填
规范步骤:- 求全部数之和:$1+2+\cdots+9=45$(9 个数总和)
- 算 6 条部分之和:$45\times2=90$(每个○被算 2 次)
- 求每部分的和:$90\div6=15$(6 个部分平均分)
- 按三阶幻方结构填出一种解:$1+5+9=4+5+6=8+1+6=15$(各线之和均为 15)
第一套题目:把 $2\sim10$ 这 9 个数分别填入某数阵图的 9 个○内,图中共有 3 个圆周和 3 条线段,每个○都恰好在其中 2 条上,使每个圆周、每条线段上 3 个数之和都相等。求这个相等的和。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 先把要填的 9 个数加起来:总和 $2+3+\cdots+10=\underline{\quad}$。
- 每个○都在 2 条线上,把 6 条部分的和加起来时每个数被算 2 次,所以总计 $=54\times2=\underline{\quad}$。
- 一共 6 个部分,每部分的和 $=108\div6=\underline{\quad}$。
第二套题目:把 $1\sim9$ 分别写在 9 盏灯笼上,挂成 3 个圆环和 3 条灯带,每盏灯笼恰好属于其中 2 条,使每个圆环、每条灯带上 3 盏灯笼的数字之和都相等。求这个相等的和。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 先求全部灯笼数字之和 $1+2+\cdots+9=\underline{\quad}$。
- 每盏灯笼在 2 条上,6 条部分之和把每个数算 2 次,总计 $=45\times2=\underline{\quad}$。
- 共 6 个部分,每部分的和 $=90\div6=\underline{\quad}$。
第三套题目:把 $1\sim10$ 这 10 个数分别填入五角星的 10 个交点○内,每个○都在 2 条边上,使每条边(直线,每边 4 个数)上的和都相等。求每条边上的和。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 先求 10 个数之和 $1+2+\cdots+10=\underline{\quad}$。
- 每个○在 2 条边上,5 条边之和把每个数算 2 次,总计 $=55\times2=\underline{\quad}$。
- 共 5 条边,每条边的和 $=110\div5=\underline{\quad}$。
第三套题目:把 $3\sim14$ 这 12 个数分别填入某数阵图的 12 个○内,图中共有 6 条直线,每条直线上有 4 个○,且每个○恰好在 2 条直线上。求每条直线上的和,并验证图中位置数目的一致性。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 先求 12 个数之和 $3+4+\cdots+14=\underline{\quad}$。
- 每个○在 2 条直线上,6 条直线之和把每个数算 2 次,总计 $=102\times2=\underline{\quad}$。
- 共 6 条直线,每条直线的和 $=204\div6=\underline{\quad}$。
- 再验证:6 条直线共 $6\times4=\underline{\quad}$ 个位置;12 个○各算 2 次共 $12\times2=\underline{\quad}$ 个位置,两者相等。
24. 【原题 ch20-xingqu-02】(1)如图 20-2,在 $3\times3$ 的方格表的每个空格中填入恰当的数,使得每行、每列、每条对角线上的各数之和都相等。(2)如图 20-3,在 $4\times4$ 的方格表的每个空格中填入恰当的数,使得每行、每列、每条对角线上的各数之和都相等。
详细思路是哪类问题:补全幻方
关键切入点:先由已知格定出幻和,再逐格补出
方法概述:由一行(列)已知三数求幻和,再用行、列、对角线之和相等逐格补出
规范步骤:- 定三阶幻和:$16+11+12=39$(第一列三数之和)
- 补第二行中间:$39-11-15=13$(中心数)
- 补对角线:$39-12-13=14,\ 39-16-13=10$(两条对角线)
- 定四阶幻和:$8+5+9+12=34$(一列四数之和)
- 补格:$34-4-5-11=14,\ 34-7-9-16=2$(逐格补出)
25. 【原题 ch20-xingqu-03】在图 20-4 所示的 $3\times4$ 方格表的每个空格中填入恰当的数后,可以使各行、各列的各数之和都相等,那么标有符号"$*$"的方格内所填的数是多少?
详细思路是哪类问题:方格表行列和相等
关键切入点:由一列求出每列和(总和的一份),再用每行和倒推目标格
方法概述:先求列和得总和,除以行数得每行和,再倒推出 * 格
规范步骤:- 求每列的和:$2+3+7=12$(第一列三数之和)
- 求全部数之和:$12\times4=48$(共 4 列)
- 求每行的和:$48\div3=16$(共 3 行)
- 补第一行末格:$16-2-4-5=5$(每行和倒推)
- 求 *:$12-5-6=1$(该列和减去两已知)
第一套题目:在 $3\times4$ 方格表中填数,使各行的和都相等、各列的和都相等。已知第一列自上而下是 $4$、$5$、$9$;某一行已知三格是 $4$、$6$、$8$;标有 $*$ 的格所在列已知两格是 $6$、$5$。求 $*$。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 先求每列的和:第一列 $4+5+9=\underline{\quad}$,这就是每一列的和。
- 共 4 列,全部数之和 $=18\times4=\underline{\quad}$。
- 共 3 行,每行的和 $=72\div3=\underline{\quad}$。
- 某行已知 $4$、$6$、$8$,第四格 $=24-4-6-8=\underline{\quad}$。
- $*$ 所在列已知 $6$、$5$,则 $*=18-6-5=\underline{\quad}$。
第二套题目:某果园把苹果装进 $3\times4$ 的货架,使每一行三层的箱数之和都相等、每一列的箱数之和都相等。已知第一列自上而下是 $2$、$3$、$7$;某行已知三格是 $2$、$4$、$5$;$*$ 所在列已知两格是 $5$、$6$。求 $*$。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 先求每列的和:第一列 $2+3+7=\underline{\quad}$。
- 共 4 列,全部数之和 $=12\times4=\underline{\quad}$。
- 共 3 行,每行的和 $=48\div3=\underline{\quad}$。
- 某行已知 $2$、$4$、$5$,第四格 $=16-2-4-5=\underline{\quad}$。
- $*$ 所在列已知 $5$、$6$,则 $*=12-5-6=\underline{\quad}$。
第三套题目:在 $3\times4$ 方格表中填数,使各行和相等、各列和相等。已知第一列自上而下是 $5$、$6$、$7$;某行已知三格是 $5$、$8$、$4$;$*$ 所在列已知两格是 $7$、$9$。求 $*$。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 先求列和:第一列 $5+6+7=\underline{\quad}$。
- 共 4 列,全部数之和 $=18\times4=\underline{\quad}$。
- 共 3 行,每行和 $=72\div3=\underline{\quad}$。
- 某行已知 $5$、$8$、$4$,第四格 $=24-5-8-4=\underline{\quad}$。
- $*$ 所在列已知 $7$、$9$,则 $*=18-7-9=\underline{\quad}$。
第三套题目:在 $3\times5$ 方格表中填数,使各行和相等、各列和相等。已知第一列自上而下是 $6$、$7$、$11$;某行已知四格是 $6$、$9$、$8$、$10$;$*$ 所在列已知两格是 $7$、$12$。求 $*$。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 先求列和:第一列 $6+7+11=\underline{\quad}$。
- 共 5 列,全部数之和 $=24\times5=\underline{\quad}$。
- 共 3 行,每行和 $=120\div3=\underline{\quad}$。
- 某行已知四格 $6$、$9$、$8$、$10$,第五格 $=40-6-9-8-10=\underline{\quad}$。
- $*$ 所在列已知 $7$、$12$,则 $*=24-7-12=\underline{\quad}$。
26. 【原题 ch20-xingqu-04】如图 20-5,请在空格中填入适当的数,组成一个三阶幻方。
详细思路是哪类问题:补全三阶幻方
关键切入点:去掉两直线公共格后剩余之和相等
方法概述:利用去公共格后两直线剩余和相等的性质逐格推出
规范步骤:- 求 E:$E=16+15-11=20$(对角线与第三列去公共格)
- 求 B:$B=15+20-16=19$(第二行与第三列去公共格)
- 定幻和:$19+15+11=45$(第三列之和)
27. 【原题 ch20-xingqu-05】请将 $1\sim16$ 这 16 个数分别填入图 20-6 的方格中(有些数已填好),使得每行、每列及两条对角线上的各数之和都相等。
详细思路是哪类问题:补全四阶幻方
关键切入点:全部数之和等于 4 倍幻和
方法概述:由 1~16 之和等于 4 倍幻和求幻和,再逐格补出
规范步骤:- 求全部数之和:$(1+16)\times16\div2=136$(等差数列求和)
- 求幻和:$136\div4=34$(4 倍幻和)
- 补格:$C=34-3-12-13=6,\ B=34-4-7-13=10,\ A=34-3-16-10=5$(逐格补出)
28. 【原题 ch20-xingqu-06】请将图 20-7 所示的 $5\times5$ 方格表补充完整,使得每个方格内都有一个数字,并且具有如下的性质:方格表中每行、每列和每条对角线的 5 个方格内所填的 5 个数中,$1$、$2$、$3$、$4$、$5$ 恰各出现一次。请问:标有符号"$\triangle$"、"$\bigtriangledown$"和"$\bigcirc$"的方格中所填的数分别是什么?
详细思路是哪类问题:拉丁方唯一性推理
关键切入点:按行、列、对角线不重复逐格排除
方法概述:利用行、列、对角线中 1~5 各出现一次的限制逐格推理
规范步骤:- 定 A:$A=4$(所在行有 5、2,列有 1、3,只能填 4)
- 定三角格:$\triangle=5$(第三列已有 1、4、3,且对角线限制)
- 推出其余:$1+2+3+4+5=15$(每行(列)5 数之和恒为 15)
29. 【原题 ch20-xingqu-07】将 $4$、$6$、$8$、$9$、$10$、$12$、$13$、$14$、$17$ 这 9 个数分别填入图 20-8 中的○内(有些数已填好),使得每条直线上的数之和都相等。
详细思路是哪类问题:方阵数阵图
关键切入点:去公共格后两直线剩余和相等 + 每行和等于总和的三分之一
方法概述:由 9 数之和除以 3 得每直线和,再用去公共格性质定位
规范步骤:- 求 B:$B=4+14-6=12$(第二行与第二列去掉公共中心格 13,剩余和相等)
- 求全部数之和:$4+6+8+9+10+12+13+14+17=93$(9 数之和)
- 求每直线和:$93\div3=31$(3 行平均,每条直线和为 31)
- 列去公共格关系:$A+4=6+F\ \Rightarrow\ A-F=2$(第三行与第一列去掉公共角格 17,剩余和相等)
- 定 A、F:$A=10,\ F=8$(余下 8、9、10、13、17 中只有 $10-8=2$)
30. 【原题 ch20-xingqu-08】请在图 20-9 所示的 8 个○内,分别填入 $1\sim8$ 这 8 个数,使得图中用线段连结的两个○内所填的数之差(大减小)恰好是 $1$、$2$、$3$、$4$、$5$、$6$、$7$。
详细思路是哪类问题:差为定值数阵
关键切入点:差为 7 的两数只有 1 和 8,从极端值入手
方法概述:先确定差 7 只能是 1、8,再由对称性分类试填
规范步骤:- 定端点:$8-1=7$(只有 1、8 之差为 7)
- 验证一种填法的各差:$8-1,7-1,6-1,5-1,5-2,5-3,5-4$(恰为 1~7)
31. 【原题 ch20-xingqu-09】将 $1\sim5$ 这 5 个数分别填入图 20-10 中的○内,使得横线、竖线、大圆周上所填数之和都相等。
详细思路是哪类问题:十字圆周数阵图
关键切入点:横线、竖线共用中心,中心被算两次
方法概述:用总和 2 倍除以 3 得每部分和,再由 15-10 定中心
规范步骤:- 求全部数之和:$1+2+3+4+5=15$(5 数之和)
- 算三部分之和:$15\times2=30$(每个○被算 2 次)
- 求每部分和:$30\div3=10$(横、竖、圆周三部分)
- 定中心:$15-10=5$(中心 = 总和 - 每部分和)
- 配对两端:$1+5+4=3+5+2=3+1+2+4=10$(各部分均为 10)
第一套题目:将 $4\sim8$ 这 5 个数分别填入十字圆周图的 5 个○内(中心 + 上下左右),使横线(左、中心、右)、竖线(上、中心、下)、大圆周(上下左右四点)上所填数之和都相等。求这个相等的和与中心数。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 先求全部数之和 $4+5+6+7+8=\underline{\quad}$。
- 横、竖、圆周三部分之和把每个○各算 2 次,总计 $=30\times2=\underline{\quad}$。
- 共 3 个部分,每部分的和 $=60\div3=\underline{\quad}$。
- 中心在横、竖中各算一次,中心数 $=30-20=\underline{\quad}$。
第二套题目:把 $1\sim5$ 号五枚棋子摆成一个十字(中心 + 上下左右),使横排三子、竖排三子、外圈四子的号码之和都相等。求这个相等的和与中心棋子的号码。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 先求全部号码之和 $1+2+3+4+5=\underline{\quad}$。
- 三部分之和把每枚棋子各算 2 次,总计 $=15\times2=\underline{\quad}$。
- 共 3 个部分,每部分的和 $=30\div3=\underline{\quad}$。
- 中心棋子 $=15-10=\underline{\quad}$。
第三套题目:将 $2$、$4$、$6$、$8$、$10$ 这 5 个数分别填入十字圆周图的 5 个○内,使横线、竖线、大圆周上所填数之和都相等。求这个相等的和与中心数。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 先求全部数之和 $2+4+6+8+10=\underline{\quad}$。
- 三部分之和把每个○各算 2 次,总计 $=30\times2=\underline{\quad}$。
- 每部分的和 $=60\div3=\underline{\quad}$。
- 中心数 $=30-20=\underline{\quad}$。
第三套题目:将 $3$、$6$、$9$、$12$、$15$ 这 5 个数分别填入十字圆周图的 5 个○内,使横线、竖线、大圆周上所填数之和都相等。求这个相等的和、中心数,以及横线两端(或竖线两端)两数之和。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 先求全部数之和 $3+6+9+12+15=\underline{\quad}$。
- 三部分之和把每个○各算 2 次,总计 $=45\times2=\underline{\quad}$。
- 每部分的和 $=90\div3=\underline{\quad}$。
- 中心数 $=45-30=\underline{\quad}$。
- 横线两端之和 $=$ 每部分和 $-$ 中心 $=30-15=\underline{\quad}$。
32. 【原题 ch20-xingqu-10】将 $0\sim9$ 这 10 个数分别填入图 20-11 的 10 块区域中(阴影区域除外),使得每个圆内的 3 个数之和都相等。请问:这个和最小是多少?最大是多少?
详细思路是哪类问题:重叠圆区域数阵最值
关键切入点:外层 5 块算 1 次、重叠 5 块算 2 次
方法概述:控制被算 2 次的区域取最小(最大)数,得到和的最小(最大)值
规范步骤:- 求最小和:$(5+6+7+8+9)+(0+1+2+3+4)\times2=55$(重叠层放最小数)
- 每圆和(最小):$55\div5=11$(5 个圆平均)
- 求最大和:$(0+1+2+3+4)+(5+6+7+8+9)\times2=80$(重叠层放最大数)
- 每圆和(最大):$80\div5=16$(5 个圆平均)
第一套题目:将 $1\sim10$ 这 10 个数分别填入某图的 10 块区域,图中有 5 个圆,外层 5 块各被 1 个圆覆盖(算 1 次),重叠的 5 块各被 2 个圆覆盖(算 2 次),使每个圆内 3 数之和都相等。求这个和的最小值与最大值。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 求最小和:让最小的 5 个数放重叠层。外层 5 数之和 $6+7+8+9+10=\underline{\quad}$。
- 重叠层 5 数之和 $1+2+3+4+5=\underline{\quad}$。
- 5 个圆的总和 $=40+15\times2=\underline{\quad}$,最小时每个圆的和 $=70\div5=\underline{\quad}$。
- 求最大和:改让最大的 5 个数放重叠层,每个圆的和 $=(15+40\times2)\div5=\underline{\quad}$。
第二套题目:把 $0\sim9$ 这 10 个数分别写进花坛的 10 块地砖上,5 个花环各覆盖 3 块,其中外圈 5 块各只属于一个花环(算 1 次),相邻处 5 块各属于两个花环(算 2 次),使每个花环内 3 数之和都相等。求这个和的最小值与最大值。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 求最小和:让最小的 5 个数放相邻处。外圈 5 数之和 $5+6+7+8+9=\underline{\quad}$。
- 相邻处 5 数之和 $0+1+2+3+4=\underline{\quad}$。
- 5 个花环的总和 $=35+10\times2=\underline{\quad}$,最小时每个花环的和 $=55\div5=\underline{\quad}$。
- 求最大和:改让最大的 5 个数放相邻处,每个花环的和 $=(10+35\times2)\div5=\underline{\quad}$。
第三套题目:将 $1$、$3$、$5$、$7$、$9$、$11$、$13$、$15$、$17$、$19$ 这 10 个奇数分别填入同样结构的 10 块区域(外层 5 块算 1 次、重叠 5 块算 2 次),使每个圆内 3 数之和都相等。求这个和的最小值与最大值。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 求最小和:最小的 5 个奇数放重叠层。外层 5 数之和 $11+13+15+17+19=\underline{\quad}$。
- 重叠层 5 数之和 $1+3+5+7+9=\underline{\quad}$。
- 5 个圆的总和 $=75+25\times2=\underline{\quad}$,最小时每个圆的和 $=125\div5=\underline{\quad}$。
- 求最大和:改让最大的 5 个奇数放重叠层,每个圆的和 $=(25+75\times2)\div5=\underline{\quad}$。
第三套题目:将 $0$、$2$、$4$、$6$、$8$、$10$、$12$、$14$、$16$、$18$ 这 10 个偶数分别填入同样结构的 10 块区域(外层 5 块算 1 次、重叠 5 块算 2 次),使每个圆内 3 数之和都相等。求这个和的最小值、最大值,以及两者之差。
引导填空(在横线上填关键结果):
- 求最小和:最小的 5 个偶数放重叠层。外层 5 数之和 $10+12+14+16+18=\underline{\quad}$。
- 重叠层 5 数之和 $0+2+4+6+8=\underline{\quad}$。
- 5 个圆的总和 $=70+20\times2=\underline{\quad}$,最小时每个圆的和 $=110\div5=\underline{\quad}$。
- 求最大和:改让最大的 5 个偶数放重叠层,每个圆的和 $=(20+70\times2)\div5=\underline{\quad}$。
- 最大与最小之差 $=32-22=\underline{\quad}$。