Н. Макарова

 

МЕТОД ПОСТРОЕНИЯ ПАР ОЛК ПОРЯДКА 6k (k > 1)

 

 

В предыдущей статье (http://www.natalimak1.narod.ru/metod.htm ) описан метод построения пар ОЛК порядка n = 6k + 4, k = 1, 2, 3, … с применением квази-разностных матриц (КРМ).

После того, как я разработала этот метод на основе алгоритма для порядков вида n ≡ 10 (mod 12), решила попробовать аналогичным способом построить пары ОЛК серии порядков n = 6k, k>1. Смотрите об этом в статье http://www.natalimak1.narod.ru/aspekty6.htm . Всё это было сделано ещё до того, как я познакомилась с понятием квази-разностной матрицы. Теперь хочу показать этот метод тоже с применением КРМ. Сразу скажу, что для порядков серии n = 6k не всё так гладко, как для серии порядков n = 6k + 4. Здесь возникает маленькая задоринка. В указанной выше статье я построила этим методом пары ОЛК порядков 12, 18 и 24. Для порядка 12 всё прошло “без сучка, без задоринки”. Задоринка возникла уже для порядка 18, повторилась она и для порядка 24. Без применения КРМ удалить эту задоринку гораздо сложнее; программа, которую я составила для этой цели, намного больше, чем программа, составленная при построении пары ОЛК 30-го порядка с применением КРМ.

 

Начну с показа КРМ построенных ранее пар ОЛК 12-го, 18-го и 24-го порядков. При этом сами пары ОЛК не буду здесь показывать, вы можете посмотреть их в указанной выше статье. На рис. 1 вы видите КРМ пары ОЛК 12-го порядка.

 

a1

a2

a3

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

a1

a2

a3

0

1

2

3

4

5

6

7

8

3

5

7

4

3

2

1

9

8

7

6

5

a3

a2

a1

4

3

2

3

5

7

1

a1

a2

a3

9

2

4

6

8

 

Рис. 1

 

Формула размера подквадратов для любого порядка n = 6k (k > 1): t = 2k – 1. В рассматриваемом примере k = 2, t = 3. Символьные элементы принимают значения 0, n-t+1, n-t+2,… n-2, n-1 в любой комбинации. Для пары ОЛК 12-го порядка значения символьных элементов будут такими: 0, 10, 11. Все эти закономерности имеют место для любого порядка рассматриваемой серии. Структура КРМ со всеми её закономерностями тоже сохраняется. Задоринка возникает только в двух секциях КРМ, эти секции выделены на рис. 1 и во всех следующих КРМ. В данном примере числа в этой секции следуют по порядку: 2, 3, 4. Для пар ОЛК следующих порядков эта закономерность нарушается: числа в этой секции следуют не по порядку. Посмотрите на КРМ пары ОЛК 18-го порядка (рис. 2):

 

a1

a2

a3

a4

a5

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

a1

a2

a3

a4

a5

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

3

5

7

9

11

5

6

4

3

2

1

13

12

11

10

9

8

7

a5

a4

a3

a2

a1

5

6

4

3

2

3

5

7

9

11

1

a1

a2

a3

a4

a5

13

2

4

6

8

10

12

 

 

Рис. 2

 

Размер подквадрата для данной пары ОЛК: t = 5. Символьные элементы принимают значения: 0, 14, 15, 16, 17. Всё точно так же, как в предыдущем примере, за исключением выделенных секций КРМ. Как видите, числа в этих секциях следуют не по порядку. Если написать их по порядку, то строки третья и четвёртая будут несовместимы по известному критерию. И, разумеется, латинские квадраты у меня в этом случае получились не ортогональные. Поэтому мне пришлось составлять программу и искать такую перестановку чисел в выделенных секциях, чтобы квадраты получились ортогональными. Набор чисел в выделенных секциях повторяется; эта закономерность сохраняется для всех порядков.

Всё совершенно аналогично для следующего порядка n = 24. В этом случае k = 4, t = 7, символьные элементы принимают значения 0, 18, 19, 20, 21, 22, 23 в любой комбинации. Вы видите КРМ для пары ОЛК 24-го порядка на рис. 3.

 

a1

a2

a3

a4

a5

a6

a7

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

a1

a2

a3

a4

a5

a6

a7

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

3

5

7

9

11

13

15

2

8

3

7

6

5

4

1

17

16

15

14

13

12

11

10

9

a7

a6

a5

a4

a3

a2

a1

2

8

3

7

6

5

4

3

5

7

9

11

13

15

1

a1

a2

a3

a4

a5

a6

a7

17

2

4

6

8

10

12

14

16

 

Рис. 3

 

Перестановка чисел в выделенных секциях тоже найдена по программе.

 

Пару ОЛК 30-го порядка я не строила в указанной статье, не хотелось писать ещё одну программу для нахождения перестановки чисел для нестандартных секций. Повторю, что без применения КРМ эти программы получились очень громоздкими. Теперь же я сразу составила КРМ для пары ОЛК 30-го порядка, а затем написала программу для нахождения нужной перестановки чисел, но эту программу я составила по свойству строк КРМ, которые должны быть совместимы по известному критерию. Эта программа получилась намного меньше по размеру и мгновенно нашла нужную перестановку чисел. На рис. 4 показана КРМ для пары ОЛК 30-го порядка.

 

a1

a2

a3

a4

a5

a6

a7

a8

a9

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

a1

a2

a3

a4

a5

a6

a7

a8

a9

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

3

5

7

9

11

13

15

17

19

2

3

10

4

5

9

8

7

6

1

21

20

19

18

17

16

15

14

13

12

11

a9

a8

a7

a6

a5

a4

a3

a2

a1

2

3

10

4

5

9

8

7

6

3

5

7

9

11

13

15

17

19

1

a1

a2

a3

a4

a5

a6

a7

a8

a9

21

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

 

Рис. 4

 

Замечу, что это не единственно возможная перестановка чисел, программа выдала много других решений, например, такое: 7, 2, 5, 10, 6, 3, 8, 9, 4.

Ну, а теперь покажу ортогональные латинские квадраты 30-го порядка, построенные по данной КРМ, поскольку раньше я эту пару ОЛК не построила. В латинских квадратах символьным элементам присвоены такие значения: a1 = 0, a2 = 22, a3 = 23, a4 = 24, a5 = 25, a6 = 26, a7 = 27, a8 = 28, a9 = 29. На рис. 5 – 6 вы видите ортогональные латинские квадраты 30-го порядка.

 

Первый латинский квадрат

 

1

0

22

23

24

25

26

27

28

29

21

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

3

5

7

9

11

13

15

17

19

21

2

0

22

23

24

25

26

27

28

29

1

3

5

7

9

11

13

15

17

19

4

6

8

10

12

14

16

18

20

20

1

3

0

22

23

24

25

26

27

28

29

2

4

6

8

10

12

14

16

18

5

7

9

11

13

15

17

19

21

19

21

2

4

0

22

23

24

25

26

27

28

29

3

5

7

9

11

13

15

17

6

8

10

12

14

16

18

20

1

18

20

1

3

5

0

22

23

24

25

26

27

28

29

4

6

8

10

12

14

16

7

9

11

13

15

17

19

21

2

17

19

21

2

4

6

0

22

23

24

25

26

27

28

29

5

7

9

11

13

15

8

10

12

14

16

18

20

1

3

16

18

20

1

3

5

7

0

22

23

24

25

26

27

28

29

6

8

10

12

14

9

11

13

15

17

19

21

2

4

15

17

19

21

2

4

6

8

0

22

23

24

25

26

27

28

29

7

9

11

13

10

12

14

16

18

20

1

3

5

14

16

18

20

1

3

5

7

9

0

22

23

24

25

26

27

28

29

8

10

12

11

13

15

17

19

21

2

4

6

13

15

17

19

21

2

4

6

8

10

0

22

23

24

25

26

27

28

29

9

11

12

14

16

18

20

1

3

5

7

12

14

16

18

20

1

3

5

7

9

11

0

22

23

24

25

26

27

28

29

10

13

15

17

19

21

2

4

6

8

11

13

15

17

19

21

2

4

6

8

10

12

0

22

23

24

25

26

27

28

29

14

16

18

20

1

3

5

7

9

29

12

14

16

18

20

1

3

5

7

9

11

13

0

22

23

24

25

26

27

28

15

17

19

21

2

4

6

8

10

28

29

13

15

17

19

21

2

4

6

8

10

12

14

0

22

23

24

25

26

27

16

18

20

1

3

5

7

9

11

27

28

29

14

16

18

20

1

3

5

7

9

11

13

15

0

22

23

24

25

26

17

19

21

2

4

6

8

10

12

26

27

28

29

15

17

19

21

2

4

6

8

10

12

14

16

0

22

23

24

25

18

20

1

3

5

7

9

11

13

25

26

27

28

29

16

18

20

1

3

5

7

9

11

13

15

17

0

22

23

24

19

21

2

4

6

8

10

12

14

24

25

26

27

28

29

17

19

21

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0

22

23

20

1

3

5

7

9

11

13

15

23

24

25

26

27

28

29

18

20

1

3

5

7

9

11

13

15

17

19

0

22

21

2

4

6

8

10

12

14

16

22

23

24

25

26

27

28

29

19

21

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0

1

3

5

7

9

11

13

15

17

0

22

23

24

25

26

27

28

29

20

1

3

5

7

9

11

13

15

17

19

21

2

4

6

8

10

12

14

16

18

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

1

0

22

23

24

25

26

27

28

29

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

1

2

24

25

26

27

28

29

0

22

23

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

1

2

3

4

5

6

7

8

9

27

28

29

0

22

23

24

25

26

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

1

2

3

28

29

27

22

23

0

25

26

24

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

1

2

3

4

22

23

0

25

26

24

28

29

27

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

1

2

3

4

5

6

7

8

25

26

24

28

29

27

22

23

0

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

1

2

3

4

5

6

7

26

24

25

29

27

28

23

0

22

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

1

2

3

4

5

6

29

27

28

23

0

22

26

24

25

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

1

2

3

4

5

23

0

22

26

24

25

29

27

28

 

Рис. 5

 

Второй латинский квадрат

 

1

21

20

19

18

17

16

15

14

13

12

11

29

28

27

26

25

24

23

22

0

2

3

10

4

5

9

8

7

6

0

2

1

21

20

19

18

17

16

15

14

13

12

29

28

27

26

25

24

23

22

3

4

11

5

6

10

9

8

7

22

0

3

2

1

21

20

19

18

17

16

15

14

13

29

28

27

26

25

24

23

4

5

12

6

7

11

10

9

8

23

22

0

4

3

2

1

21

20

19

18

17

16

15

14

29

28

27

26

25

24

5

6

13

7

8

12

11

10

9

24

23

22

0

5

4

3

2

1

21

20

19

18

17

16

15

29

28

27

26

25

6

7

14

8

9

13

12

11

10

25

24

23

22

0

6

5

4

3

2

1

21

20

19

18

17

16

29

28

27

26

7

8

15

9

10

14

13

12

11

26

25

24

23

22

0

7

6

5

4

3

2

1

21

20

19

18

17

29

28

27

8

9

16

10

11

15

14

13

12

27

26

25

24

23

22

0

8

7

6

5

4

3

2

1

21

20

19

18

29

28

9

10

17

11

12

16

15

14

13

28

27

26

25

24

23

22

0

9

8

7

6

5

4

3

2

1

21

20

19

29

10

11

18

12

13

17

16

15

14

29

28

27

26

25

24

23

22

0

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

21

20

11

12

19

13

14

18

17

16

15

21

29

28

27

26

25

24

23

22

0

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

12

13

20

14

15

19

18

17

16

2

1

29

28

27

26

25

24

23

22

0

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

13

14

21

15

16

20

19

18

17

4

3

2

29

28

27

26

25

24

23

22

0

13

12

11

10

9

8

7

6

5

14

15

1

16

17

21

20

19

18

6

5

4

3

29

28

27

26

25

24

23

22

0

14

13

12

11

10

9

8

7

15

16

2

17

18

1

21

20

19

8

7

6

5

4

29

28

27

26

25

24

23

22

0

15

14

13

12

11

10

9

16

17

3

18

19

2

1

21

20

10

9

8

7

6

5

29

28

27

26

25

24

23

22

0

16

15

14

13

12

11

17

18

4

19

20

3

2

1

21

12

11

10

9

8

7

6

29

28

27

26

25

24

23

22

0

17

16

15

14

13

18

19

5

20

21

4

3

2

1

14

13

12

11

10

9

8

7

29

28

27

26

25

24

23

22

0

18

17

16

15

19

20

6

21

1

5

4

3

2

16

15

14

13

12

11

10

9

8

29

28

27

26

25

24

23

22

0

19

18

17

20

21

7

1

2

6

5

4

3

18

17

16

15

14

13

12

11

10

9

29

28

27

26

25

24

23

22

0

20

19

21

1

8

2

3

7

6

5

4

20

19

18

17

16

15

14

13

12

11

10

29

28

27

26

25

24

23

22

0

21

1

2

9

3

4

8

7

6

5

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

1

2

0

22

23

24

25

26

27

28

29

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

1

2

3

4

25

26

24

28

29

27

22

23

0

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

1

2

3

4

5

6

29

27

28

23

0

22

26

24

25

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

1

2

3

4

5

6

7

8

22

23

0

25

26

24

28

29

27

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

26

24

25

29

27

28

23

0

22

13

14

15

16

17

18

19

20

21

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

27

28

29

0

22

23

24

25

26

15

16

17

18

19

20

21

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

23

0

22

26

24

25

29

27

28

17

18

19

20

21

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

24

25

26

27

28

29

0

22

23

19

20

21

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

28

29

27

22

23

0

25

26

24

 

Рис. 6

 

В латинских квадратах на рис. 5 - 6 выделены подквадраты 9х9. Можно заменить приведённую пару ортогональных подквадратов на любую другую пару ортогональных подквадратов 9-го порядка, состоящую из тех же элементов. Таким образом мы получим много новых (неизоморфных) пар ОЛК 30-го порядка.

 

Понятно, что по приведённым частным примерам можно написать КРМ в общем виде для любого порядка рассматриваемой серии, как это сделано для КРМ порядков вида n = 6k + 4. Только как удалить возникающую здесь задоринку? Ведь с ростом порядка искать нужную перестановку чисел всё сложнее. Тут надо найти некий способ получать эту перестановку по какой-то общей схеме без программы. Это сложная задача, надо над ней долго думать. Предлагаю эту задачу читателям. В том, что нужная перестановка чисел существует для любого порядка рассматриваемой серии, я не сомневаюсь.

Покажу ещё, например, КРМ для пары ОЛК 36-го порядка (рис. 7):

 

a1

a2

a3

a4

a5

a6

a7

a8

a9

a10

a11

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

a1

a2

a3

a4

a5

a6

a7

a8

a9

a10

a11

0

1

2

3

22

23

24

3

5

7

9

11

13

15

17

19

21

23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

25

24

23

a3

a2

a1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

5

7

9

11

13

15

17

19

21

23

1

a1

a2

a3

20

22

24

 

Рис. 7

 

В этой КРМ не заполнены нестандартные секции. Требуется найти для этих секций перестановку чисел 2, 3, 4, … , 11, 12, так чтобы третья и четвёртая строки КРМ были совместимы по известному критерию. Конечно, здесь количество чисел ещё не так велико и можно снова составить программу для нахождения нужной перестановки чисел.

 

Итак, у меня осталась совсем без алгоритма серия порядков n = 6k + 2, k = 1, 2, 3, … . Следует отметить, что ровно половина порядков в этой группе (при нечётных k) кратны 4, следовательно, для них работает метод составных квадратов (исключение составляет порядок 8). Таким образом, проблемными остаются только порядки вида n = 2(6m + 1), m = 1, 2, 3, … или n ≡ 2(mod 12).

 

12 апреля 2009 г.

г. Саратов

 

 

 

Читайте мою виртуальную книгу “Волшебный мир магических квадратов”:

 

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

 

Скачайте электронную версию этой книги:

 

http://narod.ru/disk/5834353000/Magic_squares.pdf.html

 

 

Заодно прихватите книгу “Позиционные системы счисления”, авось, пригодится:

 

http://narod.ru/disk/5936760000/pozic4.pdf.html

 

       Пишите мне!

Рейтинг@Mail.ru

На главную страницу

 



Hosted by uCoz