Н. Макарова

 

АЛГОРИТМЫ ПОСТРОЕНИЯ НЕТРАДИЦИОННЫХ АССОЦИАТИВНЫХ КВАДРАТОВ

 

 

В последнее время много занимаюсь нетрадиционными магическими квадратами. Интересны алгоритмы построения нетрадиционных пандиагональных квадратов, основанные на теории Россера. Об этих исследованиях статья ещё впереди, материалов много, исследования ещё не закончены.

 

Сейчас остановлюсь на некоторых алгоритмах построения нетрадиционных ассоциативных квадратов.

 

Для квадратов 3-го порядка всё просто: любой магический квадрат 3-го порядка, как классический, так и нетрадиционный, является ассоциативным. В моей статье “Общие формулы магических квадратов (часть I)” вы найдёте общие формулы для магических квадратов 3-го порядка и множество примеров: магические квадраты из простых чисел и из чисел Смита.

 

Переходим к ассоциативным квадратам 4-го порядка. В той же статье есть, например, такая формула ассоциативного квадрата 4-го порядка (рис. 1):

 

a

a + b + 3c

a + 2b + 3c

a + 3b

a + 3b + 2c

a + 2b + c

a + b + c

a + 2c

a + 3b + c

a + 2b + 2c

a + b + 2c

a + c

a + 3c

a + b

a + 2b

a + 3b + 3c

 

Рис. 1

 

Выбрав в качестве переменных a, b, c произвольные натуральные числа, вы получите по этой формуле ассоциативный квадрат 4-го порядка.

Есть в статье ещё одна формула ассоциативного квадрата 4-го порядка – частный случай формулы Бергхольта (рис. 2). В этой формуле необходимо потребовать выполнение условия:

A + C = B + D.

 

A - a

C + a + c

B + a + c

Da – 2c

D - c

B

C

A + c

C - c

A

D

B + c

B + a + 2c

D - a - c

A - a - c

C + a

 

Рис. 2

 

Я составила программу для построения ассоциативных магических квадратов 4-го порядка по данной формуле. По этой программе построен наименьший ассоциативный квадрат из простых чисел. Смотрите этот квадрат на рис. 3.

 

17

113

37

73

79

31

107

23

97

13

89

41

47

83

7

103

 

Рис. 3

 

Магическая константа квадрата равна 240.

Из чисел Смита мне не удалось получить ассоциативный квадрат по этой формуле. Думаю, что в принципе это возможно. Просто у меня язык программирования с плохим быстродействием.

 

Отмечу здесь интересное преобразование, которое я назвала преобразованием 3-х квадратов. Это преобразование превращает ассоциативный квадрат любого чётного порядка в пандиагональный квадрат. Преобразование подробно описано в моей книге “Волшебный мир магических квадратов” и доказано на примере квадрата 4-го порядка. Но в книге я рассматривала в основном преобразования классических магических квадратов. Оказалось, что преобразование применимо и к нетрадиционным ассоциативным квадратам любого чётного порядка. Мне удалось построить ассоциативный квадрат 6-го порядка из простых чисел и с помощью этого преобразования получить из него пандиагональный квадрат (об этом ниже).

 

Продемонстрирую преобразование на примере квадрата с рис. 3. Квадрат порядка n = 2k делится на 4 квадрата порядка k (рис. 4).

 

17

113

37

73

79

31

107

23

97

13

89

41

47

83

7

103

 

Рис. 4

 

Далее выполняются следующие преобразования: левый верхний квадрат остаётся без изменения, в правом верхнем квадрате выполняется отражение относительно вертикальной оси симметрии, в левом нижнем квадрате выполняется отражение относительно горизонтальной оси симметрии, правый нижний квадрат поворачивается на 180 градусов. На рис. 5 вы видите готовый преобразованный квадрат, который является пандиагональным.

 

17

113

73

37

79

31

23

107

47

83

103

7

97

13

41

89

 

Рис. 5

 

Теперь покажу алгоритм построения ассоциативных квадратов 4-го порядка, основанный на использовании комплементарных пар. Напомню, что в ассоциативном квадрате сумма любых двух чисел, расположенных симметрично относительно центра квадрата, равна одному и тому же числу, называемому константой ассоциативности (обозначим эту константу K). Вот эти симметричные числа мы и будем называть комплементарными. Понятно, что ассоциативный квадрат 4-го порядка составлен из 8 комплементарных пар. Очевидно также, что магическая константа ассоциативного квадрата 4-го порядка S = 2K.

 

Сначала 28 комплементарных пар из смитов были найдены на форуме dxdy.ru М. Алексеевым, когда я поставила задачу построения пандиагонального квадрата 4-го порядка из смитов (пандиагональные квадраты 4-го порядка являются совершенными квадратами и тоже составляются из 8 комплементарных пар).

Позже я составила программу нахождения комплементарных пар, с помощью которой нашла эти 28 пар. Вот они:

 

85 94 202 346 562 778 895 985 1165 1282 1642 1678 1795 1822 1858 1894 2038 2182 2218 2326 2362 2515 2578 2688 2911 2974 3091 3226 4054 4189 4306 4369 4592 4702 4765 4918 4954 5062 5098 5242 5386 5422 5458 5485 5602 5638 5998 6115 6295 6385 6502 6718 6934 7078 7186 7195

 

Сумма чисел в паре (или константа ассоциативности будущего ассоциативного квадрата 4-го порядка) равна 7280.

Далее написала программу построения ассоциативного квадрата 4-го порядка с использованием комплементарных пар. Запустив программу, мгновенно получила следующий квадрат (рис. 6):

 

1282

5458

2578

5242

5602

2218

5098

1642

5638

2182

5062

1678

2038

4702

1822

5998

 

Рис. 6

 

Магическая константа квадрата равна 14560. М. Алексеев построил из этих же комплементарных пар пандиагональный квадрат 4-го порядка. Он утверждает, что это наименьший квадрат. В таком случае и ассоциативный квадрат с такой магической константой тоже наименьший. Применив к ассоциативному квадрату с рис. 6 преобразование 3-х квадратов, мы получим пандиагональный квадрат.

 

Итак, то, что было трудно построить по формуле Бергхольта, оказалось совсем просто с помощью описанного алгоритма использования комплементарных пар.

 

Переходим к ассоциативным квадратам 5-го порядка. В указанной выше статье вы найдёте формулы и алгоритмы построения разных видов магических квадратов 5-го порядка, в том числе и ассоциативных. Но алгоритм построения ассоциативного квадрата 5-го порядка, основанный на использовании комплементарных чисел, в статье не рассматривался.

 

Для построения ассоциативного квадрата 5-го порядка необходимо найти как минимум 12 комплементарных пар, 25-ое число массива равно половине суммы чисел в паре, это число будет находиться в центральной ячейке квадрата.

Применив этот алгоритм, я очень быстро получила ассоциативные квадраты 5-го порядка из простых чисел и из чисел Смита.

 

Нашла следующий набор из 14 комплементарных пар простых чисел с суммой в паре 502 (константа ассоциативности квадрата):

 

3  11  23  41  53  59  71  83  101  113  149  191  233  239  263  269  311  353  389  401  419  431  443  449  461  479  491  499  251

 

Примечание: красным цветом выделено число, равное половине константы ассоциативности квадрата; важно помнить, что это число тоже должно быть простым.

 

Из этого набора комплементарных пар квадрат составился по программе очень быстро, вы видите его на рис. 7.

 

11

263

101

431

449

443

149

389

41

233

479

311

251

191

23

269

461

113

353

59

53

71

401

239

491

 

Рис. 7

 

Магическая константа равна 251*5 = 1255. По моим подсчётам это наименьший ассоциативный квадрат 5-го порядка из простых чисел.

 

Для построения ассоциативного квадрата 5-го порядка из чисел Смита нашла следующий набор из 13 пар с суммой в паре 4868:

 

166  274  454  562  706  895  922  1219  1642  1822  1894  1903  1966  2902  2965  2974  3046  3226  3649  3946  3973  4162  4306  4414  4594  4702 2434

 

Здесь число 2434 равно половине константы ассоциативности, оно тоже должно быть числом Смита.

Ассоциативный квадрат построился такой (рис. 8):

 

166

2902

1903

3226

3973

4414

706

4306

922

1822

3649

2974

2434

1894

1219

3046

3946

562

4162

454

895

1642

2965

1966

4702

 

Рис. 8

 

Магическая константа равна 2434*5 = 12170. По моим подсчётам это наименьший ассоциативный квадрат 5-го порядка из чисел Смита.

 

Как видите, всё оказалось очень просто и для квадратов порядка 5.

 

Ассоциативный квадрат 6-го порядка из простых чисел я начала строить в связи с задачей построения наименьшего пандиагонального квадрата из простых чисел. Поскольку в статье Россера не нашла алгоритма построения пандиагонального квадрата 6-го порядка, пришлось самой разработать какой-нибудь алгоритм. Вот и решила попробовать построить сначала ассоциативный квадрат, а потом превратить его в пандиагональный с помощью преобразования 3-х квадратов. Всё получилось!

 

Для построения ассоциативного квадрата 6-го порядка необходимо найти как минимум 18 комплементарных пар. Первый подходящий набор состоит из 19 комплементарных пар простых чисел с суммой в паре 210. Вот этот набор:

 

11 13 17 19 29 31 37 43 47 53 59 61 71 73 79 83 97 101 103 199 197 193 191 181 179 173 167 163 157 151 149 139 137 131 127 113 109 107

 

Написала программу построения ассоциативного квадрата 6-го порядка с использованием комплементарных пар. Вообще программа выполняется очень долго, но в данном случае – удача! Квадрат построился практически мгновенно. Смотрите этот ассоциативный квадрат на рис. 9.

 

11

197

17

191

47

167

181

31

173

53

131

61

139

59

137

83

109

103

107

101

127

73

151

71

149

79

157

37

179

29

43

163

19

193

13

199

 

Рис. 9

 

Магическая константа квадрата равна 210*3 = 630.

 

Примечание: в программе построения ассоциативного квадрата 6-го порядка 13 независимых переменных. На рис. 9а показан один из вариантов расположения независимых элементов в квадрате; независимые элементы обозначены ai (i = 1, 2, …, 13), зависимые элементы обозначены xj (j = 1, 2, …, 23).

 

a1

a2

a3

a4

a5

x1

a6

a7

a8

a9

a10

x2

a11

a12

a13

x3

x4

x5

x6

x7

x8

x9

x10

x11

x12

x13

x14

x15

x16

x17

x18

x19

x20

x21

x22

x23

 

Рис. 9а

 

 

Покажу и пандиагональный квадрат, который получен из этого ассоциативного квадрата преобразованием 3-х квадратов (рис. 10):

 

11

197

17

167

47

191

181

31

173

61

131

53

139

59

137

103

109

83

43

163

19

199

13

193

149

79

157

29

179

37

107

101

127

71

151

73

 

Рис. 10

 

Напомню, что известный ранее пандиагональный квадрат 6-го порядка составлен из последовательных простых чисел и имеет магическую константу 930.

Однако вопрос о минимальности построенного мной пандиагонального квадрата остаётся открытым. Это минимальный квадрат, построенный по данному алгоритму (с использованием комплементарных пар). Но ведь пандиагональный квадрат 6-го порядка не обязательно должен быть составлен из комплементарных пар. Так что вполне возможно, что существует пандиагональный квадрат 6-го порядка из произвольных простых чисел с магической константой меньше 630. Напомню, что наименьший обычный магический квадрат 6-го порядка из простых чисел имеет магическую константу 432.

 

Для ассоциативных квадратов из смитов задача оказалась сложнее. Пока найден только идеальный квадрат 6-го порядка с очень большой магической константой (автор М. Алексеев). Этот квадрат показан на рис. 11.

 

7195

4306

17149

23566

2362

23962

22738

9094

24538

9634

4702

7834

23089

166

9535

18022

6502

21226

4954

19678

8158

16645

26014

3091

18346

21478

16546

1642

17086

3442

2218

23818

2614

9031

21874

18985

 

Рис. 11

 

Квадрат построен из следующего массива смитов:

 

166  1642  2218  2362  2614  3091  3442  4306  4702  4954  6502  7195  7834  8158  9031  9094  9535  9634  16546  16645  17086  17149  18022  18346  18985  19678  21226  21478  21874  22738  23089  23566  23818  23962  24538  26014

 

Здесь 18 комплементарных пар с суммой в паре 26180. Магическая константа квадрата 26180*3 = 78540.

 

Эта задача сейчас решается. Смотрите тему “Магические квадраты” на форуме dxdy.ru:

 

http://dxdy.ru/topic12959.html

Приходите на форум со своими идеями.

 

Можно ли построить по алгоритму использования комплементарных чисел ассоциативный квадрат 7-го порядка из простых чисел или из чисел Смита? Предлагаю читателям исследовать этот вопрос. В принципе да, можно. Но тут опять приходится рассчитывать на удачу. Вдруг повезёт, как мне повезло с ассоциативным квадратом 6-го порядка. Ни для одного набора комплементарных пар смитов программа для квадратов 6-го порядка не выдаёт ассоциативного квадрата и не выполняется до конца, так как много вложенных циклов.

Другой путь – придумывать оптимизации, хитрые ходы. Есть над чем подумать!

 

ДОБАВЛЕНИЕ (10 августа 2010 г.)

 

 

М. Алексеев нашёл наименьший ассоциативный квадрат 6-го порядка из смитов с магической константой 14280 (рис. 12).

 

2722

2326

1255

2965

958

4054

2182

391

2902

3865

4306

634

4198

2605

2839

166

58

4414

346

4702

4594

1921

2155

562

4126

454

895

1858

4369

2578

706

3802

1795

3505

2434

2038

 

Рис. 12

 

Сразу покажу полученный из этого квадрата с помощью преобразования 3-х квадратов пандиагональный квадрат (рис. 13):

 

2722

2326

1255

4054

958

2965

2182

391

2902

634

4306

3865

4198

2605

2839

4414

58

166

706

3802

1795

2038

2434

3505

4126

454

895

2578

4369

1858

346

4702

4594

562

2155

1921

 

Рис. 13

 

Ещё один интересный результат я получила из найденного мной ранее пандиагонального квадрата 8-го порядка из простых чисел, который был построен из четырёх пандиагональных квадратов 4-го порядка с одинаковой магической константой по решётке Россера (подробно об алгоритмах Россера планирую рассказать в статье, посвящённой алгоритмам построения нетрадиционных пандиагональных квадратов). Поскольку этот пандиагональный квадрат 8-го порядка составлен из комплементарных пар чисел, я предположила, что к нему применимо преобразование, обратное преобразованию трёх квадратов. Попробовала и – получилось! На рис. 14 вы видите пандиагональный квадрат 8-го порядка из простых чисел, а на рис. 15 полученный из него с помощью преобразования обратного преобразованию 3-х квадратов ассоциативный квадрат.

Кстати, замечу: преобразование обратное преобразованию 3-х квадратов интересно тем, что оно совпадает с самим преобразованием 3-х квадратов.

 

61

137

103

229

503

311

653

643

47

73

193

251

449

379

631

617

509

313

647

641

67

139

97

227

461

389

619

607

59

83

181

241

157

349

7

17

599

523

557

431

211

281

29

43

613

587

467

409

593

521

563

433

151

347

13

19

601

577

479

419

199

271

41

53

 

Рис. 14

 

61

137

103

229

643

653

311

503

47

73

193

251

617

631

379

449

509

313

647

641

227

97

139

67

461

389

619

607

241

181

83

59

601

577

479

419

53

41

271

199

593

521

563

433

19

13

347

151

211

281

29

43

409

467

587

613

157

349

7

17

431

557

523

599

 

Рис. 15

 

Итак, ассоциативный квадрат 8-го порядка из простых чисел уже есть. При этом он наименьший, если соответствующий ему пандиагональный квадрат наименьший в классе подобных пандиагональных квадратов (составленных из комплементарных пар чисел).

Подобный пандиагональный квадрат 8-го порядка их смитов пока не построен.

 

По-прежнему не найден ассоциативный квадрат 7-го порядка из простых чисел; из смитов, конечно, тоже не найден.

 

ДОБАВЛЕНИЕ (21 марта 2011 г.)

 

Вот дошла очередь и до ассоциативных квадратов 7-го порядка. Сначала я рассмотрела классический ассоциативный квадрат, построенный методом террас (рис. 16).

 

4

29

12

37

20

45

28

35

11

36

19

44

27

3

10

42

18

43

26

2

34

41

17

49

25

1

33

9

16

48

24

7

32

8

40

47

23

6

31

14

39

15

22

5

30

13

38

21

46

 

Рис. 16

 

Напомню читателем: если в этом ассоциативном квадрате переставить столбцы (или строки) с шагом 1, получится идеальный квадрат.

Ассоциативный квадрат с рис. 16 можно получить из самого простого обратимого квадрата с помощью следующего матричного преобразования (рис. 17):

 

a14

a51

a25

a62

a36

a73

a47

a57

a24

a61

a35

a72

a46

a13

a23

a67

a34

a71

a45

a12

a56

a66

a33

a77

a44

a11

a55

a22

a32

a76

a43

a17

a54

a21

a65

a75

a42

a16

a53

a27

a64

a31

a41

a15

a52

a26

a63

a37

a74

 

Рис. 17

 

Если составить примитивный симметрический квадрат, являющийся полным аналогом обратимого квадрата, и применить к нему это матричное преобразование, то должен получиться нетрадиционный ассоциативный квадрат.

Пробую на примитивном квадрате из простых чисел, который я построила для идеального квадрата (рис. 18):

 

5857

6793

7717

7753

7789

8713

9649

11827

12763

13687

13723

13759

14683

15619

17377

18313

19237

19273

19309

20233

21169

24007

24943

25867

25903

25939

26863

27799

30637

31573

32497

32533

32569

33493

34429

36187

37123

38047

38083

38119

39043

39979

42157

43093

44017

44053

44089

45013

45949

 

Рис. 18

 

Применяю матричное преобразование с рис. 17 к этому примитивному квадрату и получаю следующий ассоциативный квадрат из простых чисел (рис. 19):

 

7753

30637

13759

37123

20233

44017

27799

34429

13723

36187

19309

43093

26863

7717

13687

39979

19273

42157

25939

6793

33493

39043

19237

45949

25903

5857

32569

12763

18313

45013

25867

9649

32533

11827

38119

44089

24943

8713

32497

15619

38083

17377

24007

7789

31573

14683

38047

21169

44053

 

Рис. 19

 

Если в этом ассоциативном квадрате переставить столбцы с шагом 1, как показано выше для классического квадрата, получится идеальный квадрат из простых чисел, тот самый, который был построен мной из показанного на рис. 18 примитивного квадрата с помощью другого матричного преобразования. Подчеркну ещё раз: для того чтобы из примитивного квадрата получался ассоциативный квадрат, который можно превратить в идеальный с помощью перестановки столбцов (или строк), примитивный квадрат должен быть симметрическим.

Таким образом, ассоциативный квадрат 7-го порядка из простых чисел построен, но это наверняка не наименьший квадрат. Собственно, и идеальный квадрат тоже является ассоциативным.

 

Затем я написала программу построения ассоциативного квадрата по общей формуле, у меня получилось 18 независимых переменных. Конечно, в общем случае программа работает очень долго. Зафиксировав три первых переменных, я довольно быстро получила первый ассоциативный классический квадрат (рис. 20):

 

4

47

13

30

14

39

28

35

5

38

21

33

42

1

10

44

16

26

27

9

43

48

19

32

25

18

31

2

7

41

23

24

34

6

40

49

8

17

29

12

45

15

22

11

36

20

37

3

46

 

Рис. 20

 

Далее, конечно, начала испытывать потенциальные массивы из простых чисел. Понятно, что потенциальный массив должен состоять из комплементарных пар чисел, их должно быть не меньше 24. При этом константа комплементарности (являющаяся и константой ассоциативности искомого квадрата) равна удвоенному центральному числу (числу, находящемуся в центральной ячейке квадрата), а это число, разумеется, тоже должно быть простым. Первым потенциальным массивом из простых чисел является массив с центральным числом 617, он состоит из 24 комплементарных пар (минимальное количество). Запускаю программу для этого массива и… программа надолго “задумывается”. Оставляю этот массив и перехожу к другим. Начала проверку с больших центральных чисел. Первым выбрала центральное число 4177, массив содержит 82 комплементарных пары. Программу запускаю по-прежнему с фиксированными тремя переменными. И… в этом случае квадрат находится за несколько секунд. Вы видите этот ассоциативный квадрат на рис. 21.

 

67

8317

613

4261

937

8017

7027

7603

43

7621

1021

5023

7867

61

601

8191

1297

6691

6871

421

5167

8161

3931

7477

4177

877

4423

193

3187

7933

1483

1663

7057

163

7753

8293

487

3331

7333

733

8311

751

1327

337

7417

4093

7741

37

8287

 

Рис. 21

 

Продолжила испытания, произвольно выбирая центральные числа. Для всех выбранных центральных чисел квадраты построились. Покажу все эти квадраты (рис. 22 – 26).

 

307

5407

337

2731

811

4993

4363

4657

67

4801

907

3673

4663

181

601

5101

1723

4327

3463

463

3271

4957

2251

3793

2707

1621

3163

457

2143

4951

1951

1087

3691

313

4813

5233

751

1741

4507

613

5347

757

1051

421

4603

2683

5077

7

5107

 

Рис. 22

 

71

3677

227

2243

443

3527

2741

3191

113

3203

653

2333

3413

23

233

3557

1697

2087

2531

347

2477

3593

1787

2027

1847

1667

1907

101

1217

3347

1163

1607

1997

137

3461

3671

281

1361

3041

491

3581

503

953

167

3251

1451

3467

17

3623

 

Рис. 23

 

23

2549

137

1583

317

2423

1907

2207

107

2243

467

1607

2297

11

197

2441

677

2063

1667

281

1613

2381

1181

1811

1277

743

1373

173

941

2273

887

491

1877

113

2357

2543

257

947

2087

311

2447

347

647

131

2237

971

2417

5

2531

 

Рис. 24

 

41

1907

233

1013

347

1847

1451

1601

53

1487

677

1361

1637

23

167

1871

857

1523

983

131

1307

1949

761

1091

977

863

1193

5

647

1823

971

431

1097

83

1787

1931

317

593

1277

467

1901

353

503

107

1607

941

1721

47

1913

 

Рис. 25

 

61

1747

757

1021

307

1153

1093

1321

13

1297

787

1063

1627

31

271

1657

211

1423

1231

223

1123

1471

463

1213

877

541

1291

283

631

1531

523

331

1543

97

1483

1723

127

691

967

457

1741

433

661

601

1447

733

997

7

1693

 

Рис. 26

 

С каждым новым центральным числом количество комплементарных пар уменьшалось, 2707 – 57 пар, 1847 – 46 пар, 1277 – 40 пар, 977 – 34 пары, 877 – 26 пар.

Наконец, дошла до второго кандидата на наименьший ассоциативный квадрат, центральное число 641, 25 комплементарных пар. Этот квадрат построился мгновенно! Смотрите его на рис. 27.

 

53

1277

101

1091

173

1019

773

1013

59

863

599

881

1049

23

179

1193

563

821

761

131

839

1031

311

929

641

353

971

251

443

1151

521

461

719

89

1103

1259

233

401

683

419

1223

269

509

263

1109

191

1181

5

1229

 

Рис. 27

 

Магическая константа квадрата равна 4487.

 

Теперь решила посмотреть на первый потенциальный массив с центральным числом 617:

 

3 1231 5 1229 11 1223 17 1217 41 1193 47 1187 53 1181 71 1163 83 1151 131 1103 137 1097 173 1061 251 983 257 977 263 971 281 953 293 941 347 887 353 881 461 773 491 743 557 677 587 647 593 641 617

 

В массиве ровно 49 чисел. Представила все числа по модулю 6; 47 чисел равны 5(mod 6), и два числа такие: 3 = 3(mod 6), 1231 = 1(mod 6). Магическая константа квадрата 4319 = 5(mod 6).

Понятно, что числа 3 и 1231 нельзя вписать по отдельности в строку, столбец или диагональ квадрата, чтобы получить сумму, равную 5(mod 6).

Следовательно, наименьший ассоциативный квадрат 7-го порядка из простых чисел имеет магическую константу 4487 (рис. 27).

 

Из ассоциативных квадратов, построенных по программе, нельзя получить идеальные квадраты перестановкой столбцов (или строк) с шагом 1, как показано выше.

 

Мне удалось построить и наименьший ассоциативный квадрат 8-го порядка с магической константой 2040. Подробно о построении этого квадрата смотрите в статье “Нетрадиционные пандиагональные квадраты (часть III)”. Квадрат представлен на рис. 33.

 

Теперь представлю все известные на сегодня наименьшие ассоциативные квадраты из простых чисел.

 

n = 3, S = 177 (рис. 28)

 

17

89

71

113

59

5

47

29

101

 

Рис. 28

 

n = 4, S = 240 (рис. 29)

 

17

113

37

73

79

31

107

23

97

13

89

41

47

83

7

103

 

Рис. 29

 

n = 5, S = 1255 (рис. 30)

 

11

263

101

431

449

443

149

389

41

233

479

311

251

191

23

269

461

113

353

59

53

71

401

239

491

 

Рис. 30

 

n = 6, S = 630 (рис. 31)

 

11

197

17

191

47

167

181

31

173

53

131

61

139

59

137

83

109

103

107

101

127

73

151

71

149

79

157

37

179

29

43

163

19

193

13

199

 

Рис. 31

 

n = 7, S = 4487 (рис. 32)

 

Дублирую квадрат с рис. 27.

 

53

1277

101

1091

173

1019

773

1013

59

863

599

881

1049

23

179

1193

563

821

761

131

839

1031

311

929

641

353

971

251

443

1151

521

461

719

89

1103

1259

233

401

683

419

1223

269

509

263

1109

191

1181

5

1229

 

Рис. 32

 

n = 8, S = 2040 (рис. 33)

 

7

499

19

487

463

67

467

31

53

421

233

409

317

157

379

71

61

347

239

401

313

227

373

79

173

311

241

179

383

281

359

113

397

151

229

127

331

269

199

337

431

137

283

197

109

271

163

449

439

131

353

193

101

277

89

457

479

43

443

47

23

491

11

503

 

Рис. 33

 

Все квадраты, кроме квадрата 3-го порядка, найдены мной. Квадрат 3-го порядка известен очень давно. Конечно, я тоже могла бы его найти (это очень просто; в статье “Нетрадиционные квадраты из простых чисел” представлена моя программа построения нетрадиционных магических квадратов 3-го порядка), но он уже был найден. Неэквивалентных вариантов квадрат из простых чисел с магической константой 177 не имеет.

 

Хочу подготовить статью в OEIS “Последовательность наименьших магических констант ассоциативных квадратов из простых чисел”. Последовательность имеет такой вид:

 

177, 240, 1255, 630, 4487, 2040

 

Примечание: статья в OEIS отправлена. Смотрите https://oeis.org/A188537

Готовлю статью “Последовательность наименьших магических констант ассоциативных квадратов из чисел Смита”.

 

Далее предстоит найти наименьший ассоциативный квадрат 9-го порядка из простых чисел. Пока у меня нет никакого. Приглашаю читателей заняться этим вопросом. Найдено два пандиагональных квадрата 9-го порядка из простых чисел в рамках проводимого мной на форуме dxdy.ru конкурса “Нетрадиционные пандиагональные квадраты”. Найденные квадраты имеют огромные магические константы. Идеальный квадрат 9-го порядка из простых чисел мне пока найти не удалось, хотя я разработала неплохие алгоритмы для такого поиска. О пандиагональных квадратах 9-го порядка смотрите статью “Нетрадиционные пандиагональные квадраты (часть IV)”.

 

ДОБАВЛЕНИЕ (25 марта 2011 г.)

 

Далее попробовала по той же программе строить ассоциативные квадраты 7-го порядка из смитов. Пока у меня получился такой наименьший квадрат (рис. 34):

 

 

346

18274

1219

10966

2182

16735

14566

16474

121

13666

3946

16726

12442

913

1282

17833

7762

15646

9274

706

11785

18346

2839

14719

9184

3649

15529

22

6583

17662

9094

2722

10606

535

17086

17455

5926

1642

14422

4702

18247

1894

3802

1633

16186

7402

17149

94

18022

 

Рис. 34

 

Магическая константа квадрата равна 64288. Не уверена, что это действительно наименьший квадрат. Осталось проверить следующие потенциальные массивы (указаны магические константы): 64162, 63658, 60760, 59626, 56098, 54334, 52066, 51814, 48160, 45514, 43246. Наиболее вероятны ассоциативные квадраты с магическими константами: 56098 и 64162 (судя по поведению моей программы).

 

Покажу ещё два ассоциативных квадрата из смитов – 8-го и 12-го порядка. Эти квадраты построены в статье http://www.natalimak1.narod.ru/kompl556.htm

Конечно, они, скорее всего, не являются наименьшими. Смотрите рис. 35 – 36.

 

391

778

677101

675058

46714

184018

637474

498514

958

2578

674914

663934

281434

54958

412078

629194

514597

657274

167935

26914

655258

661018

20578

16474

633694

490558

50458

202954

585454

670414

81058

5458

674554

598954

9598

94558

477058

629554

189454

46318

663538

659434

18994

24754

653098

512077

22738

165415

50818

267934

625054

398578

16078

5098

677434

679054

181498

42538

495994

633298

4954

2911

679234

679621

 

Рис. 35

 

 

391

778

3694

677101

675058

659938

241519

46714

184018

454873

637474

498514

958

2578

4198

674914

663934

674194

276358

281434

54958

405274

412078

629194

8014

19678

26014

655618

650974

633838

290578

260158

294178

409594

429214

402214

514597

657274

521446

167935

26914

174946

593365

655258

661018

70267

20578

16474

633694

490558

459094

50458

202954

222538

620374

585454

670414

58018

81058

5458

519466

438934

457078

176926

250438

243094

586354

641254

538366

73498

29398

125266

554746

650614

606514

141646

38758

93658

436918

429574

503086

222934

241078

160546

674554

598954

621994

9598

94558

59638

457474

477058

629554

220918

189454

46318

663538

659434

609745

18994

24754

86647

505066

653098

512077

158566

22738

165415

277798

250798

270418

385834

419854

389434

46174

29038

24394

653998

660334

671998

50818

267934

274738

625054

398578

403654

5818

16078

5098

675814

677434

679054

181498

42538

225139

495994

633298

438493

20074

4954

2911

676318

679234

679621

 

Рис. 36

 

Ассоциативных квадратов порядков 9 - 11 не построено ни из простых чисел, ни из смитов.

 

 

ДОБАВЛЕНИЕ (31 марта 2011 г.)

 

Алексей Чернов прислал ассоциативные квадраты 7-го порядка из смитов, найденные по его программе:

 

7:[a]:64288: 14719,94,913,15529,18346,121,14566,17833,17662,1633,18022,1822,1894,5422,2182,3946,14206,17149,1642,17086,8077,2515,6583,14242,9184,4126,11785,15853,10291,1282,16726,1219,4162,14422,16186,12946,16474,16546,346,16735,706,535,3802,18247,22,2839,17455,18274,3649

 

7:[a]:65674: 18247,5098,3649,202,1678,18742,18058,18409,18418,2218,17482,2911,2038,4198,2227,4306,16591,10579,16582,5818,9571,2326,8158,8095,9382,10669,10606,16438,9193,12946,2182,8185,2173,14458,16537,14566,16726,15853,1282,16546,346,355,706,22,17086,18562,15115,13666,517

 

7:[a]:68194: 14422,10291,526,6502,19165,2902,14386,4918,18562,16645,1822,3046,18922,4279,8518,4369,15835,6115,5818,15682,11857,12406,14026,4765,9742,14719,5458,7078,7627,3802,13666,13369,3649,15115,10966,15205,562,16438,17662,2839,922,14566,5098,16582,319,12982,18958,9193,5062

 

7:[a]:73234: 16645,15943,382,562,20578,2902,16222,2182,18958,3442,19246,2362,19066,7978,18346,3091,15682,5638,2839,18409,9229,6718,12847,16735,10462,4189,8077,14206,11695,2515,18085,15286,5242,17833,2578,12946,1858,18562,1678,17482,1966,18742,4702,18022,346,20362,20542,4981,4279

 

7:[a]:74242: 18985,11816,319,16294,517,7465,18846,5926,19246,2218,20578,913,20506,4855,6084,18607,5269,14494,2965,18278,8545,11857,7186,7195,10606,14017,14026,9355,12667,2934,18247,6718,15943,2605,15128,16357,706,20299,634,18994,1966,15286,2366,13747,20695,4918,20893,9396,2227

 

7:[a]:87094: 24538,7402,24322,4189,922,1219,24502,9031,23242,2182,2326,23602,23089,3622,3973,4306,21919,22522,16726,5386,12262,15286,7186,5269,12442,19615,17698,9598,12622,19498,8158,2362,2965,20578,20911,21262,1795,1282,22558,22702,1642,15853,382,23665,23962,20695,562,17482,346

 

7:[a]:88354: 25222,5998,922,1678,4918,24538,25078,6178,23602,2155,2556,23962,24259,5642,4189,23449,22522,19858,2902,7339,8095,15848,15709,18805,12622,6439,9535,9396,17149,17905,22342,5386,2722,1795,21055,19602,985,1282,22688,23089,1642,19066,166,706,20326,23566,24322,19246,22

 

7:[a]:90874: 23449,25906,166,14998,2155,958,23242,728,3442,25618,25573,25582,535,9396,24588,1822,1642,25298,7402,20893,9229,6084,4198,20695,12982,5269,21766,19880,16735,5071,18562,666,24322,24142,1376,16568,25429,382,391,346,22522,25236,2722,25006,23809,10966,25798,58,2515

 

7:[a]:98182: 27535,12406,27994,634,1633,454,27526,3046,26545,5818,26374,4198,26014,6187,7978,4954,2785,25618,25834,25078,5935,15115,21667,9094,14026,18958,6385,12937,22117,2974,2218,2434,25267,23098,20074,21865,2038,23854,1678,22234,1507,25006,526,27598,26419,27418,58,15646,517

 

7:[a]:101962: 20785,6295,94,25078,778,29074,19858,2227,1376,28280,28174,22448,7051,12406,26527,27238,4918,26914,2965,2614,10786,8077,18396,7465,14566,21667,10736,21055,18346,26518,26167,2218,24214,1894,2605,16726,22081,6684,958,852,27756,26905,9274,58,28354,4054,29038,22837,8347

 

Вот такая хорошая коллекция ассоциативных квадратов 7-го порядка из смитов.

 

Если верить программе Алексея, то наименьшим квадратом является квадрат с магической константой 64288. Таким образом, найденный мной квадрат оказался наименьшим (см. рис. 34).

 

Из простых чисел Алексей тоже построил несколько квадратов. Наименьший квадрат у него получился с магической константой 4487, как и у меня.

 

Покажу наименьший ассоциативный квадрат из смитов, полученный по программе Алексея, в привычном виде (рис. 37):

14719

94

913

15529

18346

121

14566

17833

17662

1633

18022

1822

1894

5422

2182

3946

14206

17149

1642

17086

8077

2515

6583

14242

9184

4126

11785

15853

10291

1282

16726

1219

4162

14422

16186

12946

16474

16546

346

16735

706

535

3802

18247

22

2839

17455

18274

3649

 

Рис. 37

 

Предлагаю читателям сравнить этот квадрат с квадратом с рис. 34. Квадраты получились не эквивалентные.

 

 

ДОБАВЛЕНИЕ (17 апреля 2011 г.)

 

А. Чернов построил несколько идеальных квадратов 9-го порядка из простых чисел (см. его страничку http://alexblack.wallst.ru/article.php?content=116 )

 

 Понятно, что идеальные квадраты являются ассоциативными. Приведу идеальный квадрат с наименьшей магической константой из найденных Алексеем (рис. 38). Минимальность этого квадрата не доказана.

 

5381

5189

5273

149

107

89

83

2633

5333

977

449

443

419

5003

5039

5147

5153

1607

1583

4787

3413

4877

653

1373

3089

2909

1553

2699

3863

743

4127

2027

3767

1979

2609

2423

2969

1709

3119

3389

2693

1997

2267

3677

2417

2963

2777

3407

1619

3359

1259

4643

1523

2687

3833

2477

2297

4013

4733

509

1973

599

3803

3779

233

239

347

383

4967

4943

4937

4409

53

2753

5303

5297

5279

5237

113

197

5

 

Рис. 38

 

Магическая константа этого квадрата равна 24237. Думаю, что можно построить ассоциативный квадрат 9-го порядка из простых чисел с меньшей магической константой. Однако сделать это непросто. Предлагаю читателям попробовать решить эту задачу.

 

 

2 – 10 августа 2010 г. – 17 апреля 2011 г.

г. Саратов

 

 

На главную страницу:

http://www.klassikpoez.narod.ru/index.htm

 

 



Hosted by uCoz