完美幻立方是指這樣一種幻立方:它的行、列、柱、空間對角線,以及每個
正交切片的對角線之和都等於同一個數(即幻和
)。雖然這種術語在已出版的文獻中是標準的(Gardner 1976,Benson and Jacoby 1981,Gardner 1988,Pickover 2002),但有人在不同時期建議將這種立方體稱為邁爾斯立方體、邁爾斯對角線立方體或對角線幻立方(Heinz)。
存在一個一階的平凡完美幻立方,但不存在 2-4 階的完美幻立方(Schroeppel 1972;Benson and Jacoby 1981,pp. 23-25;Gardner 1988)。雖然自 19 世紀後期以來,人們就已經知道 7 階和 9 階的普通完美幻立方,但長期以來人們並不知道是否存在 5 階或 6 階的完美幻立方(Wells 1986,p. 72),儘管 Schroeppel (1972) 和 Gardner (1988) 指出,任何這樣的立方體的中心值都必須為 63。(令人困惑的是,Benson 和 Jacoby(1981,p. 5)給出的表格中包含條目“
--僅限泛對角線”,錯誤地暗示了 5 階完美幻立方是不可能的。)然後,在 2003 年 11 月 14 日,C. Boyer 和 W. Trump 發現了上面以三維形式和橫截面形式展示的五階完美幻立方(Schroeppel 2003,Augereau 2003,Weisstein 2003)。正如預期的那樣,這個立方體的中心值為 63。
Boyer 和 Trump 的發現緊隨 Trump 在 2003 年 9 月 1 日首次發現的已知 6 階完美幻立方(Boyer),如上圖所示。
第一個發表的完美幻立方是由劍橋聖約翰學院的 A. H. Frost 牧師發現的 7 階立方體(Frost 1866)。由於 Frost 曾是印度納西克的傳教士,他將他構造的這種特殊型別的幻立方稱為納西克立方體。Langman (1962) 隨後構造了另一個 7 階完美幻立方,R. Schroeppel 和 Ernst Straus 也發現了其他的完美幻立方(Wells 1986,p. 72)。
第一個發表的 8 階完美幻立方是由 Gustavus Frankenstein 構造的,並於 1875 年 3 月 11 日在《辛辛那提商業報》上發表(Barnard 1888,Gardner 1976,Benson and Jacoby 1981,Gardner 1988;Boyer)。Frankenstein 對他的發現充滿詩意,他接著寫道:“這個發現給我帶來的滿足感比我在門檻下發現金礦還要大;正是這樣的喜悅讓貧窮比克羅伊索斯的財富更甜蜜。” Ball 和 Coxeter (1987) 討論了 8 階完美幻立方的構造。Rosser 和 Walker 在 1930 年代後期重新發現了 8 階立方體,但沒有發表,Myers 在 1970 年獨立發現了上面顯示的立方體(Wells 1986,p. 72;Gardner 1988)。
Frost (1878) 發現了一個 9 階完美幻立方,但它沒有使用連續的數字。第一個發表的 9 階普通完美幻立方是由 Planck (1905) 發現的。第一個 10 階完美幻立方是 Li Wen 在 1988 年構造的,並在 2003 年 12 月告知了 C. Boyer。11 階和 12 階的完美幻立方也是已知的(Barnard 1888,Benson 1981,Boyer)。下表總結了已知的完美幻立方及其發現者 (Boyer)。
 | 階數 |
| 3 | 不可能 |
| 4 | 不可能 (Schroeppel 1972) |
| 5 | Trump 和 Boyer (Boyer, Weisstein 2003) |
| 6 | Trump (Boyer, Weisstein 2003) |
| 7 | Frost (1866) |
| 8 | Frankenstein (1875) |
| 9 | Planck (1905) |
| 10 | 李文 (1988, Boyer) |
| 11 | Barnard (1888) |
| 12 | Benson (1981) |
另請參閱
重幻立方,
幻立方,
幻方,
幻超立方體,
納西克立方體,
泛對角完美幻立方,
半完美幻立方
使用 探索
參考文獻
Andrews, W. S. 幻方和幻立方,第二版修訂版 New York: Dover, 1960.Augereau, J.-F. "一項毫無用處的數學發現。" 2003 年 12 月 6 日。 http://www.lemonde.fr/web/article/0,1-0@2-3208,36-344914,0.html.Ball, W. W. R. 和 Coxeter, H. S. M. 數學娛樂與散文,第 13 版 New York: Dover, pp. 216-224, 1987.Barnard, F. A. P. "幻方和幻立方理論。" Mem. Nat. Acad. Sci. 4, 209-270, 1888.Benson, W. H. 和 Jacoby, O. 幻立方:新的娛樂。 New York: Dover, 1981.Boyer, C. "完美幻立方。" http://www.multimagie.com/English/Perfectcubes.htm.Frankenstein, G. "一個大難題:新奇而又奇妙——幻立方——一個偉大的奇觀——8 階幻立方——由 512 個數字組成,包括從 1 到 512 的每個數字,由三十個不同的相等正方形和 244 個不同的相等行組成——公共和為 2,052。" 《辛辛那提商業報》。1875 年 3 月 11 日。Frost, A. H. "幻立方的發明。" Quart. J. Math. 7, 92-102, 1866.Gardner, M. "數學遊戲:幻方的一項突破,以及第一個完美幻立方。" Sci. Amer. 234, 118-123, 1976 年 1 月。Gardner, M. "數學遊戲:一些優雅的磚塊堆砌問題,以及一個新的 7 階完美幻立方。" Sci. Amer. 234, 122-129, 1976 年 2 月。Gardner, M. "幻方和幻立方。" 第 17 章,時間旅行和其他數學迷惑。 New York: W. H. Freeman, pp. 213-225, 1988.Heinz, H. "幻立方——通往完美之路。" http://members.shaw.ca/hdhcubes/cube_perfect-2.htm.Heinz, H. "完美幻超立方體。" http://members.shaw.ca/hdhcubes/cube_perfect.htm.Langman, H. 玩轉數學。 New York: Hafner, pp. 75-76, 1962.Peterson, I. "數學之旅:完美幻立方。" 2004 年 1 月 3 日。 http://www.sciencenews.org/20040103/mathtrek.asp.Pickover, C. A. 幻方、圓和星的禪意:跨維度驚人結構的展示。 Princeton, NJ: Princeton University Press, 2002.Planck, C. 路徑納西克理論。 Rugby, England: 私人出版, 1905.Rosser, B. 和 Walker, R. J. 妖幻方代數理論的延續。 pp. 729-753, 1939.Schroeppel, R. Beeler, M.; Gosper, R. W.; 和 Schroeppel, R. 中的專案 50 HAKMEM。 Cambridge, MA: MIT 人工智慧實驗室,備忘錄 AIM-239, p. 18, 1972 年 2 月。 http://www.inwap.com/pdp10/hbaker/hakmem/number.html#item50.Schroeppel, R. "5 階幻立方。" 私人通訊,2003 年 11 月 14 日。Trump, W. "關於幻方的筆記。" http://www.trump.de/magic-squares/.Weisstein, E. W. " 頭條新聞:發現 5 階完美幻立方。" 2003 年 11 月 18 日。 https://mathworld.tw/news/2003-11-18/magiccube/.Wells, D. 企鵝好奇和有趣的數字詞典。 Middlesex, England: Penguin Books, p. 72, 1986.Wynne, B. E. "7 階完美幻立方。" J. Recr. Math. 8, 285-293, 1975-1976.在 中引用
完美幻立方
請引用為
Weisstein, Eric W. “完美幻立方。” 來自 —— 資源。 https://mathworld.tw/PerfectMagicCube.html
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