义务教育课程基础训练册(小学数学·二年级下册)第42页上,有这样一道换方思考题:把3、6、9、12、15、18、21、24、27这九个数填在右图1中的方格内,使每横行、竖行、斜行的三个数之和相等。
这类问题是小学数学中较难解决的问题,本文给出它的一种解法,供大家参考。
解:由每横行的三个数之和相等,可知这个相等的和数为(3+6+……+27)÷3=45。
先确定中心格内应填上什么数,暂记为“?”。由覆盖原理可知,中间横行、中间竖行及两个斜行,这些数的和应为(3+6+……+27)+?×3=45×4(中心格内的数重复了3次),由此可得?=15。此数正好是这九个数的平均数,也是这九个数中的一个。如果此平均数不在所给出的数中,则换方无解。
接下来,是给周边格内填数。因为中心格内已填上15,且每横行、竖行、斜行的三个数之和均为45。所以,以15为中心的另两个数之和应为30。故余下的八个数只能分成以下四组:3与27,6与24,9与21,12与18。
下面,以15为中心两端填数。如果3与27填在斜行的两端上,如图2,由图易知,27所在的横行上的三个数之和与它所在的竖行上的三个数之和中,必有一个大于45,另一个则小于45。所以,3与27不能填在四角的方格内,只能填在中间横行或中间竖行两端的方格内。
现将3与27填在中间竖行的两端方格内,如图3。27所在横行的另两个数之和只能是18,而余下的数中只有6+12=18。
当6填写在左上角的方格内,12填在右上角的方格内时,余下的填法随之而定。如图4,即为所求的一种填法。
将图4中的第一列与第三列的数对调,如图5,又是另一种不同的填法。
将图3中的3与27对调,运用上面的填法,又可得出两种不同的填法,如图6和图7。
由上可
知,当3与27填在中间竖行的两端方格内时,共有四种不同的填法。
同理,当3与27填在中间横行两端的方格内时,也有四种不同的填法,如图8~图11。
综上可知,符合条件的不同填法共有八种。