Magische Vierkanten. Bart Michels PSA PRIME. Bart Michels Magische Vierkanten PSA PRIME 1 / 21

Vergelijkbare documenten
WI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1

Matrixoperaties. Definitie. Voorbeelden. Een matrix is een rechthoekig array van getallen, die kentallen of elementen heten.

WI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1

Determinanten. Definities en eigenschappen

Lineaire Algebra voor ST

(door ing. P.H. Stikker)

Werkstuk Wiskunde Magische Vierkanten

Het oplossen van stelsels lineaire vergelijkingen Wiskunde 2, 2DM60 College 2b

Worteltrekken modulo een priemgetal: van klok tot cutting edge. Roland van der Veen

Antwoorden. Magische vierkanten Vierkant voor Wiskunde Doeboek 8

Uitdagende Sudoku Variaties, Beschrijving Educatieve Sudoku Variaties

Lineaire Algebra en Vectorcalculus 2DN60 College 5.a Basis en dimensie

Magische vierkanten & kubussen

... en de Prijsvraag 2009

Magidoku s en verborgen symmetrieën

2 n 1. OPGAVEN 1 Hoeveel cijfers heeft het grootste bekende Mersenne-priemgetal? Met dit getal vult men 320 krantenpagina s.

Het eenzame vierkant van Khajuraho!

Getallenleer Inleiding op codeertheorie. Cursus voor de vrije ruimte

Uitdagende Sudoku Variaties, 20 Uitdagende CalculoDoku s Deel 1

Uitwerkingen toets 12 juni 2010

Lineaire Algebra Een Samenvatting

Lineaire Algebra (wi2142tn) Les 5: Determinanten. Joost de Groot Les 5. Faculteit EWI, Toegepaste Wiskunde. Technische Universiteit Delft

Sudoku s en Magische Vierkanten

3.2 Vectoren and matrices

Matrixalgebra (het rekenen met matrices)

Lineaire Algebra voor ST

Stelsels Vergelijkingen

Uitdagende Sudoku Variaties, 02 UDNL: 20 Uitdagende Doku s Deel 2: Gemengde Doku s

Determinanten. , dan is det A =

Bilineaire Vormen. Hoofdstuk 9

Ruimtewiskunde. college. Stelsels lineaire vergelijkingen. Vandaag UNIVERSITEIT TWENTE. Stelsels lineaire vergelijkingen.

Lights Out. 1 Inleiding

Getaltheorie II. ax + by = c, a, b, c Z (1)

5 Inleiding tot de groepentheorie

De inverse van een matrix

1. Introductie tot het E-boek 01 EBCDNL

Lineaire Algebra voor ST

Lineaire Algebra (2DD12)

Tentamen Lineaire Algebra

Antwoorden van PQRS / 4Q Nationale Wiskunde Dagen 2017

Ter Leering ende Vermaeck

Lineaire Algebra voor ST

Eindtermen Lineaire Algebra voor E vor VKO (2DE01)

Uitwerkingen Lineaire Algebra I (wiskundigen) 22 januari, 2015

3 Wat is een stelsel lineaire vergelijkingen?

2. Ga voor volgende relaties na of het al dan niet functies, afbeeldingen, bijecties, injecties, surjecties zijn :

Coördinatiseringen. Definitie 1. Stel dat B = {b 1,..., b n } een basis is van een vectorruimte V en dat v V. iedere vector v V :

1. Het getal = 1800 is even. De andere antwoorden zijn oneven: 2009, = 11, = 191, = 209.

Definitie 1.1. Een partitie van een natuurlijk getal n is een niet stijgende rij positieve natuurlijke getallen met som n

Lineaire Algebra voor ST

Universiteit Gent. Academiejaar Discrete Wiskunde. 1ste kandidatuur Informatica. Collegenota s. Prof. Dr.

Lineaire Algebra voor ST

Van Latijns tot magisch vierkant

Lineaire Algebra. Bovendriehoeks- en onderdriehoeks vorm: onder (boven) elke leidende term staan enkel nullen

Antwoorden op de theoretische vragen in de examen voorbereiding

Lineaire Algebra voor ST

Kies voor i een willekeurige index tussen 1 en r. Neem het inproduct van v i met de relatie. We krijgen

Inleiding tot groepentheorie

compact weer te geven (ken ook een waarde toe aan n).

College WisCKI. Albert Visser. 16 januari, Department of Philosophy, Faculty Humanities, Utrecht University. Loodrechte Projectie

Selectietoets vrijdag 22 maart 2019

Hoofdstuk 9. Vectorruimten. 9.1 Scalairen

Pijlenklokken. 1 Inleiding

Tentamen lineaire algebra 2 18 januari 2019, 10:00 13:00 Uitwerkingen (schets)

Uitwerking puzzel 91-7: Je kunt het schudden

Definities, stellingen en methoden uit David Poole s Linear Algebra A Modern Introduction - Second Edtion benodigd voor het tentamen Matrix Algebra 2

Bekijk nog een keer het stelsel van twee vergelijkingen met twee onbekenden x en y: { De tweede vergelijking van de eerste aftrekken geeft:

Workshop DisWis, De Start 13/06/2007 Bladzijde 1 van 7. Sudoku. Sudoku

Tentamen Lineaire Algebra B

Vierde huiswerkopdracht Lineaire algebra 1

1 De permanent van een matrix

Goochelen. in de wiskundeles

Lineaire vergelijkingen II: Pivotering

Lineaire afbeeldingen

Functies van vectoren

Getaltheorie I. c = c 1 = 1 c (1)

Tentamen lineaire algebra voor BWI maandag 15 december 2008, uur.

Uitdagende Sudoku Variaties, Inhoudsopgave van het E-boek 01 EBCDNL

CTB1002 deel 1 - Lineaire algebra 1

Exotische Sudoku s ii

ONBETWIST ONderwijs verbeteren met WISkunde Toetsen Voorbeeldtoetsen Lineaire Algebra Deliverable 3.10 Henk van der Kooij ONBETWIST Deliverable 3.

Rekentijger - Groep 7 Tips bij werkboekje A

Sudoku s en Wiskunde

1 Vlaamse Wiskunde Olympiade : eerste ronde

1. INTRODUCTIE INSTRUCTIES BESCHRIJVING VAN DE SUDOKU VARIATIES UITDAGENDE SUDOKU VARIATIES...4

Lineaire Algebra voor ST

Gratis Sudoku Editie 00 PaDNL. Wat is een PalindroomDoku? 1 Uitdagende PalindroomDoku wacht om te worden opgelost

Hints en antwoorden bij de vragen van de cursus Lineaire Algebra en Meetkunde

Informatica: C# WPO 10

Tentamen lineaire algebra voor BWI dinsdag 17 februari 2009, uur.

Cijfers en letters 1 niveau 1 en 2

TU/e 2DD50: Wiskunde 2

00 CDNL : Wat is een CalculoDoku?

Dit instructieboek is een kopie van het echte NK. Alleen de puzzels zijn verwijderd.

11.0 Voorkennis V

1 Junior Wiskunde Olympiade : eerste ronde

IMO-selectietoets I donderdag 2 juni 2016

Aanvullingen bij Hoofdstuk 8

Les B-09 LogiFun: Sudoku

Modellen en Simulatie Speltheorie

Transcriptie:

Magische Vierkanten Bart Michels PSA PRIME Bart Michels Magische Vierkanten PSA PRIME / 2

Inhoud Magische vierkanten Definitie Eigenschappen Voorbeelden 2 Latijnse vierkanten Definitie onstructie Van Latijns naar magisch 3 De Siamese methode Voorbeeld Link met Latijnse vierkanten 4 n even Kroneckerproduct onway s LUX methode 5 Verdere ontwikkelingen Bart Michels Magische Vierkanten PSA PRIME 2 / 2

Magische vierkanten Definitie a a 2 a 3 a n a 2 a 22 a 3 a 2n B @......... A 2 Mat n n(g) a n a n2 a n3 a nn 8 >< a + a 2 + a 3 + + a n = s. >: a n + a n2 + a n3 + + a nn = s 8 >< a + a 2 + a 3 + + a n = s. >: a n + a 2n + a 3n + + a nn = s Bijkomende voorwaarden... (diagonalen) s: magische constante Bart Michels Magische Vierkanten PSA PRIME 3 / 2

Magische vierkanten Eigenschappen Vectorruimte (oplossingen van een zeker lineair stelsel) Traditioneel: getallen van t.e.m. n 2 (soms t.e.m. n 2 ) Magische constante: s = n n2 (n 2 +) 2 = n(n2 +) 2 Bart Michels Magische Vierkanten PSA PRIME 4 / 2

Magische vierkanten Voorbeelden Albrecht Dürer (54): Melencolica I 6 3 2 3 B 5 8 @ 9 6 7 2A 4 5 4 Rijen, kolommen, diagonalen Hoeken Linkse twee - rechtse twee Middelste vier... Bart Michels Magische Vierkanten PSA PRIME 5 / 2

Magische vierkanten Voorbeelden Ramanujan: ( 22/2/887) 22 2 8 87 B88 7 9 25 @ 24 89 6A 9 86 23 22 9 6 86 3 2 B86 6 9 22 @ 9 22 86 6A + B2 3 @ 2 3 A 6 86 22 9 3 2 Bart Michels Magische Vierkanten PSA PRIME 6 / 2

Latijnse vierkanten Definitie Sudoku 4 3 2 B3 2 4 @ 2 3 4 A 4 2 3 Toepassing: wedstrijd met n mensen, ieder koppel speelt keer Transformeren: rijen/kolommen verwisselen roteren transponeren Bart Michels Magische Vierkanten PSA PRIME 7 / 2

Latijnse vierkanten onstructie Doorschuifsysteem : B @ 2 3 n n 2 3 4 n 3 4 5 2.................. n n n 3 n 2 n 2 n 2 n A Bart Michels Magische Vierkanten PSA PRIME 8 / 2

Latijnse vierkanten onstructie ayley-tabel van willekeurige groep: 2 3 4 5 2 3 4 2 2 : B2 4 3 2 3 5 4 @ 3 4 2A 5 : B3 5 4 2 @ 4 2 5 3A 4 3 2 5 4 3 2 Bart Michels Magische Vierkanten PSA PRIME 9 / 2

Latijnse vierkanten Van Latijns naar magisch Idee: A =(a ij )enb =(b ij )zijnn n Latijnse vierkanten met a ij = a kl =) b ij 6= b kl Dan: na + B is magisch Bestaan van zo n matrices: zie straks Voorbeeld (Ramanujan): 22 9 6 86 3 2 22 2 8 87 B86 6 9 22 @ 9 22 86 6A + B2 3 @ 2 3 A = B88 7 9 25 @ 24 89 6A 6 86 22 9 3 2 9 86 23 Vergelijk met: 2 3 3 2 8 3 6 3 4 B3 2 @ 2 3 A + B2 3 @ 2 3 A = B4 5 @ 5 4 A 3 2 3 2 7 2 9 2 Bart Michels Magische Vierkanten PSA PRIME / 2

De Siamese methode Voorbeeld Plaats ergens een. 4 9 2 @ 8 6A 3 5 7 Plaats het volgende cijfer rechts boven het vorige. Wanneer op de bovenste rij en/of meest rechtse kolom, doe alsof de matrix een donut is. Indien een vakje al bezet is, ga naar onder i.p.v. rechtsboven. Probleem: diagonalen Bart Michels Magische Vierkanten PSA PRIME / 2

De Siamese methode Voorbeeld 7 24 8 5 23 5 7 4 6 B 4 6 3 2 22 @ 2 9 2 3 A 8 25 2 9 Schets van een bewijs: Methode met Latijnse vierkanten Zijdelengte n oneven In elke rij en elke kolom staat precies één getal uit elk interval [nk +, nk + n] voorallek 2 [, n ]. De getallen (modn) verschijnen volgens het patroon naar links, 2 naar onder. Dus elke rij en elke kolom bevat precies één (modn). als n oneven is.f Elke rij en elke kolom bevat precies één a (mod n) voorelke a 2 [, n]. Bart Michels Magische Vierkanten PSA PRIME 2 / 2

De Siamese methode Link met Latijnse vierkanten 7 24 8 5 23 5 7 4 6 B 4 6 3 2 22 @ 2 9 2 3 A 8 25 2 9 3 4 2 2 4 3 5 4 2 3 5 B 2 3 4 @ 2 3 4 A + 3 5 2 4 B4 3 5 2 @ 5 2 4 3A 2 3 4 3 5 2 4 Bart Michels Magische Vierkanten PSA PRIME 3 / 2

De Siamese methode Link met Latijnse vierkanten Bijzonder soort Latijns vierkant: (orde n) Kies r met ggd(r, n) =, c willekeurig. Stel a ij =(i + rj + c) modn ggd(r, n) = =) Latijns vierkant 3 4 2 4 2 3 B 2 3 4 @ 2 3 4 A 2 3 4 3 2 4 2 4 3 B3 2 4 @ 4 3 2A 2 4 3 r =, c = r = 2, c =3 r is als de richtingscoë (modulo n gezien). ciënt van de lijn waarop gelijke cijfers liggen Bart Michels Magische Vierkanten PSA PRIME 4 / 2

De Siamese methode Link met Latijnse vierkanten Magisch vierkant maken van orde n, Latijnse strategie: Maak A met rico r, B met rico s, ggd(r, n) = ggd(s, n) =. a ij = a kl =) b ij 6= b kl is voldaan a.s.a ggd(r s, n) =. na + B is magisch ggd(, 5) = ggd(2, 5) = ggd(2, 5) = : 3 4 2 3 2 4 4 2 3 5 B 2 3 4 @ 2 3 4 A + 2 4 3 B3 2 4 @ 4 3 2A 2 3 4 2 4 3 r =, c = s = 2, d =3 Zo n r, s bestaan enkel voor oneven n... Bart Michels Magische Vierkanten PSA PRIME 5 / 2

De Siamese methode Link met Latijnse vierkanten Diagonalen? Voldoende voorwaarden op A en B: ggd(r +, n) = ggd(r, n) = ( () elementen van resp. hoofd- en nevendiagonaal verschillen) Diagonaalelementen zijn allen n+ 2 (of n 2 indien men bij begint). (indien vorige niet voldaan) 3 4 2 3 2 4 4 2 3 5 B 2 3 4 @ 2 3 4 A + 2 4 3 B3 2 4 @ 4 3 2A 2 3 4 2 4 3 r =, c = s = 2, d =3 Siamese methode: ok indien eerste cijfer bovenaan in het midden. Ook als 3 n (ook voor andere s, eerste voorwaarde overbodig!) Bart Michels Magische Vierkanten PSA PRIME 6 / 2

n even Kroneckerproduct Siamese methode en veralgemening falen voor even n. Oplossingen? ayley-tabellen van goed gekozen groepen Terugvallen op kleinere vierkanten: n 2, n 4,...? Bart Michels Magische Vierkanten PSA PRIME 7 / 2

n even Kroneckerproduct Idee: magische vierkanten van orde m en n combineren tot mn. Neem n 2 kopieën van M en maak ze tot een (mn) 2 vierkant. Om alle getallen verschillend te maken tellen we iets op bij elke M in die matrix: het overeenkomstige element in N maal m 2 (J =( ) T ( ) 2 R m m ) Symbolisch: J M + m 2 N J M M M M n J n 2 J n n J M M M M n 2 J n 22 J n 2n J B........... +m 2 B........ @ M M M MA @ n n, J n n,2 J n n,n JA M M M M n n J n n2 J n nn J Bart Michels Magische Vierkanten PSA PRIME 8 / 2

n even onway s LUX methode John onway: de LUX-methode, voor n =4k +2 Maak een (2k + ) (2k + ) matrix met k +rijenl, riju s en k rijenx en. Wissel de middelste U om met de L erboven. Voor i =,...,(2k + ) 2,doe: Begin bij de middelste L bovenaan en ga per verhoging van i siameesgewijs naar de volgende letter. i +3 i i i +3 Vervang L door, U door en X door i + i +2 i + i +2 i i +3. i +2 i + L L L L L L L L L L L L L L L B L L U L L @ U U L U UA X X X X X Bart Michels Magische Vierkanten PSA PRIME 9 / 2

Verdere ontwikkelingen Andere constructies: Strachey s methode (n =4k + 2) Reflectiemethode (n =2k) Medjig-methode (n = 2k), 26 Meer restricties: Panmagisch vierkant: elke diagonaal (doorlopend als op een torus) sommeert tot de magische constante ( veralgemeende Siamees-Latijnse strategie) Symmetrisch magisch vierkant (Latijnse methode, abelse groepen) Magisch vierkant van priemgetallen Veralgemeningen: Magische hyperkubus Magische zeshoek (bijenkorf-patroon) Magische cirkel Geomagisch vierkant Bart Michels Magische Vierkanten PSA PRIME 2 / 2

Verdere ontwikkelingen Priemgetallen 7 89 7 @ 3 59 5 A 47 29 3 6 9 37 B43 3 5 4 @ 7 73 29A 97 7 23 3 Green-Tao (24): Er zijn willekeurig lange rekenkundige rijen van priemgetallen. =) Er zijn willekeurig grote magische vierkanten met uitsluitend priemgetallen. Bart Michels Magische Vierkanten PSA PRIME 2 / 2

Verdere ontwikkelingen Priemgetallen 7 89 7 @ 3 59 5 A 47 29 3 6 9 37 B43 3 5 4 @ 7 73 29A 97 7 23 3 Green-Tao (24): Er zijn willekeurig lange rekenkundige rijen van priemgetallen. =) Er zijn willekeurig grote magische vierkanten met uitsluitend priemgetallen. 482859 482853 48282 @ 482823 48287 482829A 48284 482889 482883 Bart Michels Magische Vierkanten PSA PRIME 2 / 2