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四階魔方好學嗎?

首先,魔方被應用於哲學思想的研究。

在數學中,魔方包含了最豐富的哲學思想。《易經》是壹部哲學著作,影響了國內外幾乎所有的哲學思潮。但易學學者通過各種研究發現,易學起源於胡圖洛書,洛書是三階魔方。魔方的布局規律和構造原理包含了概括世間萬物的活體結構,是解釋宇宙產生和發展的數學模型。我的隨筆《四階完美幻方的變化思想》和《五階幻方與易數系統》是對高階幻方所包含的哲學思想的進壹步探討。有興趣的讀者可以參考周易研究第1999號,第1號,第2000號?

二、魔方應用於藝術設計

幻方在藝術設計中應用廣泛。西方建築師布拉頓發現幻方的對稱性相當豐富。它利用魔方形成許多美麗的圖案。他將圖案中正方形的線條稱為“魔線”,並將其應用於輕工業產品和封面包裝的設計中。德國著名版畫家A·杜勒的作品《憂郁癥》因壹個可以指示制作時間的魔方而聞名於世。藝術美和理性美的和諧結合是常有的。關於“魔線”地圖,日本魔方專家阿部方悅也做了大量工作。河南安陽的吉廣忠老師,曾繪制出各種神奇的地圖,獻給中央工藝美術學院。北京丁寶勛在魔方相冊裏發表了17《魔線圖》,都很好看。魔方裏的數學布局非常對稱均衡,變化豐富。因此,如果把數字按順序連接起來,就可以形成壹個奇怪的“魔方陣列結構圖”,經過色彩處理後就可以得到壹個非常漂亮的藝術圖案。這種圖案表現出多種對稱美,又具有魔方原理的理性法則,因此耐人尋味,堪稱壹斧之作。

第三,魔方的審美價值。

數學很美,魔方更美。魔方是數學按照壹個規律排列的系統。每壹個魔方不僅是智力成果,更是藝術傑作。生成具有均勻、平衡、對稱、和諧的特征,閃耀著數學美,具有很高的審美價值。在數學美學中,魔方的美學價值被推上了頂峰。因為數學中的所有內容都與數字息息相關,魔方這種優美的結構可以滲透各種數學知識,展現出多種樂趣,讓我們在對魔方的欣賞中了解到數學知識的許多奧秘。?

第四,魔方的智力開發功能。魔方簡單易上手,很快就會引起青少年的討論興趣。可以說魔方在智力開發上起到了非常重要的作用。深究中國數學史,會發現有趣的數學、計算工具、棋盤遊戲,都與魔方有內在聯系。算法史上,先有九宮算,後有太乙算、珠算、電子計算機。在遊戲發展史上,九宮是第壹個被重排的,之後是象棋、圍棋、華容道遊戲。圍棋棋盤是19階的方塊,大象棋盤是八階的方塊(其將軍宮是三階的方塊),它們的移動原理都與魔方的布局原理有關。電腦遊戲“挖礦”與九宮圖密切相關。?

近年來,中國魔方研究人員應用魔方原理發明了許多智力開發遊戲。遼寧劉誌雄設計雙面魔方,配壹組圖片,獲得銅獎;安徽王鐘翰設計了壹個有趣的魔方棋;江,湖南,設計了魔方系列數碼遊戲機;並且作者還成功設計了“九宮妙棋”,擁有九大功能,二十多種遊戲模式,是小學生數學運算訓練的絕佳園地。

第五,魔方在數學教學中的影響。

數學教學中的魔方具有提高學生學習興趣、美化教材、啟發學生思維的作用。幻方中豐富多樣的數字鏈接了數學課本中的所有內容,如方程幻方、根式幻方、分數幻方、黑洞數幻方、乘積幻方、差分幻方、平方幻方等。都可以用在數學教學中,讓數學內容變得有吸引力。圖1是五階的完美幻方。當壹個學生學會了有理數的加減法,把這個數字交給學生討論,學生就會興致勃勃地開展各種學習活動。他們會發現“十、壹、x、/”形式的五個數之和都是0,圖65438中帶“△”的六個數之和壹定是。幻方是奧林匹克數學書中的壹個重要內容。?

第六,魔方對科學的啟示。

河圖可以看作是二階幻方模型,洛書是三階幻方。由於它們流傳甚廣,從古至今給了人們很多科學啟示。比如愛因斯坦的相對論中,用11公式計算時間和空間的相對增減,河洛數對他很有啟發。美籍華裔學者焦維方曾著有《洛書矩陣》、《洛書姬叔》和《洛書空間》等書,推動了數學的發展。河南傅希如利用洛書研究哥德巴赫猜想。我們知道計算機是以自動控制理論為基礎的,美國自動控制理論的發明者通過研究中國的“三三迷宮圖”(三階幻方的線圖)做出了壹系列控制理論。從這裏的數據可以看出,現在風靡全球的電腦,其實已經走向了魔方領域。魔方有壹個自然屬性,雖然是數值關系,但往往很抽象,很籠統。當人們反復思考時,它可能會啟發壹種科學理論,並促進其發展。在中國傳統文化中,可以看到大量關於洛書在軍事、中醫、天文、氣象、氣功等領域應用的信息,可見魔方與各學科的密切關系不容忽視。

七、魔方應用於科技。

魔方已應用於“築道”、“絕當曲線”、“七橋”的位置分析和組合分析。魔方引出了拉普拉斯引導系數、高斯定理、格裏定理和斯篤克定理,還引出了波森和布魯汀的電子方程。魔方還引出了桑南的自動控制理論,導致了電子計算機的誕生。電腦有三個來源,二進制(八卦)、珠算、魔方。電子科學已經把幻方的排列路線作為電子電路網絡的理想圖形。我們從臺灣省李凱旋的《逸說》中可以看到,臺灣省飛行員向日本學習飛機知識的第壹課就是魔方知識,因為魔方的構造原理與飛機上的電子電路設置密切相關。臺灣省電氣工程專家吳龍生發明了64階方陣儀器,可用於計算機、測量儀器、通訊交換儀器和水、電、火、航空的控制系統,並已獲得專利。對於海上漂浮建築來說,首先要解決的問題是將建築表面劃分成正方形網格,每個網格的建築重量的確定需要像構造魔方壹樣巧妙安排,因為只要處處平衡所有線條和方向的重量,就不會傾斜。陜西省政協委員田健先生寫了壹本書,正在應用魔方研究中醫理論。他從魔方的數字結構研究人類病因學的數字特征和中醫的構型。他的研究工作吸引了許多醫學學者的註意。筆者應用第十魔方的構造原理對“505沈工袁琪袋”的中醫理論進行了研究,取得了壹定的成果。四川的劉吉喜曾經為玩具廠、手帕廠、球廠、傘廠、瓷廠設計過魔方文化產品,江蘇的徐忠義就有“魔方地毯”的設計。北京高雪峰擁有“魔方布”和“魔陣治療”多項專利。

八、魔方在前沿科學中的作用。

在此,我想介紹壹下北方工業大學副校長、博士生導師齊教授的研究成果。在他的《分形及其計算機生成》壹書中,有壹節“矩陣的克羅內克乘法和幻方”,論述了幻方從僅僅被認為是壹種“奇怪的現象”逐漸發展了它的應用。如果把M階幻方A和N階幻方B作為矩陣,那麽Kronecker積A?b也是魔方。如果在電腦屏幕上設置m×n個方塊,每個方塊的灰度依次對應m×n矩陣A的元素值,aij對應的方塊,每次劃分成P×q個小方塊,根據aij*B的值進行著色,如此循環往復。可以想象,從魔方中得到的無限嵌套結構具有自相似性(外部或內部),可以視為全息對應結構。由於幻方是壹種特殊的數值矩陣,齊教授發現利用幻方作為控制網的數據矩陣生成的Bezier -Bernstein曲面具有單向積分不變性的性質,而其他眾所周知的逼近方法,如B樣條插值或磨光、拉格朗日插值等。,不具備此屬性。?

齊教授和他的博士生合著的文章《數字圖像變換與信息隱藏偽裝技術》發表在《中國計算機學報》上。提出了“按幻方進行圖像置亂變換”技術,可以對需要保密的圖像進行置亂,然後根據幻方原理進行恢復。這種置亂變換可以進行多次。作者認為幻方的分類、計數、構造程序和變換可以用於信息隱藏技術,其應用前景將會非常廣闊。?

筆者最近看了壹下計算機網絡系統,網絡拓撲結構有五種* * *,每種都有自己的優缺點。但當我們思考五階完美幻方的結構時,五種網絡結構可以融為壹體,可能成為最完美的網絡架構,有點像我們人體內的“五行系統”(中醫術語)。山東吳碩新的α (q,A)理論非常接近計算機的基本原理,這種由幻方導出的理論壹定會在計算機中找到應用前景。甘肅黃應用二進制理論研究幻方。它把魔方分解成了幾塊,都是由黑和白組成的,而且和諧平衡。這些黑白塊絕對可以用在計算機技術上。希望大家研究開發。?

隨著電子計算機的進壹步發展,魔方在人機工程學、圖論、博弈論、實驗設計、工藝美術、電子分電路原理、位置分析等方面有了更加廣泛的應用。我們可以說魔方在遠古時代為人類文明做出了巨大的貢獻,在信息時代的今天,它也將有著廣闊的應用前景。

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