专利名称：一种幻方生成器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种数学运用用具，尤其涉及一种幻方生成器。
背景技术：
幻方源自四千三百年前中国大禹治黄河时代的河图、洛书，是中国人的骄傲，幻方代表数学的美与和谐。我们知道，1977年美国发射的旅行者宇宙飞船，搭载物中代表人类在数学方面的知识和成就的只有两件，一件是勾股弦，另一件就是一个4阶幻方。在中国的传统文化中，我们能够看到洛书运用于军事，中医，天文，气象，气功等领域的大量资料，随着电子计算机的进一步发展，幻方在人功智能，对策论，实验设计，工艺美术，电子回路原理等方面有着更加广泛的应用。幻方在数学教学中，具有提高学生学习兴趣，美化教材，启迪思维的功能，近年在中小学数学教学中已引入幻方的内容。由于幻方生成的复杂性和困难性，幻方的上述应用受到了极大的限制。
实用新型内容针对上述现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种幻方生成器，结构简单，可生成任何奇数阶幻方。为了实现上述目的，本实用新型的技术方案为一种幻方生成器，其阶数为奇数 η,包括底盘、排布于底盘中的η个数码盒和(η2)个数码，每个数码盒能安装η个数码；每个数码盒包括1个盒座和2条数码盒隔板条，所述盒座由一个底面板和前后两个侧面板构成， 所述数码盒隔板条对称插装于盒座的左右两侧，构成数码盒左右两个侧面板，数码盒呈无盖长方体状。作为一种优选方案，所述数码按顺序依次以数字编号，其中编号为
1(η2-η+2)的数码的编号标以第一种颜色；剔除上述编号为I (η2-η+2)，编号分别为1、
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η+1、2η+1、…、η2-η+1的(n_l)个数码的编号标以第二种颜色；剩余的(η2-η)个数码的编号标以第三种颜色。数码分类标以不同颜色，方便排列构成不同的奇数η阶幻方。作为另一种优选方案，所述底盘呈无盖长方体状，底盘分为左区和右区，左区和右区能收缩重叠在一起。利用幻方生成器底盘的可伸缩性，还可生成比η低阶的奇数阶幻方。作为另一种优选方案，为了方便数码盒隔板条的拆装，所述盒座的两个侧面板上设置有插槽，数码盒隔板条插装于插槽上。作为进一步的优选方案，所述数码呈圆柱体状，外形美观且方便取放；底圆直径与数码盒隔板条间距相配合，可紧密配合，增强紧凑性，方便使用。作为进一步的优选方案，所述数码底面均勻分布有凸点，方便数码的移动；数码编号印于数码顶面。[0013]作为另一种优选方案，所述幻方生成器设有(n-1)条底盘隔板条，将数码分隔于不同的行，利于推动或取放每行的数码。作为另一种优选方案，所述幻方生成器设有η条结构长方块，结构长方块起到确定数码位置的作用，使数码的取放准确。作为进一步的优选方案，所述结构长方块长度呈等差数列变化，按长度由短到长依次以数字由小到大编号。作为进一步的优选方案，所述长度呈等差数列变化结构长方块的公差长度为数码底圆直径。与现有技术相比较，本实用新型具有以下优点本幻方生成器可作为数学教具，玩具以及各个科研、生产、实用领域的幻方生成器具，不需逐个摆弄数码就可生成任意奇数阶的幻方，结构简单、玩法多，可适合儿童、成人使用，适应性广。
图1为本实用新型幻方生成器的结构示意图1 ；图2为本实用新型幻方生成器的结构示意图2 ；图3为本实用新型幻方生成器数码的结构示意图；图4为本实用新型幻方生成器数码盒的结构示意图；图5为本实用新型幻方生成器的11阶幻方生成过程1 ；图6为本实用新型幻方生成器的11阶幻方生成过程2 ；图7为本实用新型幻方生成器的11阶幻方生成过程3 ；图8为本实用新型幻方生成器的11阶幻方生成过程4 ；图9为本实用新型幻方生成器的11阶幻方生成过程5 ；图10为本实用新型幻方生成器的9阶幻方生成过程1 ；图11为本实用新型幻方生成器的9阶幻方生成过程2 ；图12为本实用新型幻方生成器的9阶幻方生成过程3 ；图13为本实用新型幻方生成器的9阶幻方生成过程4。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细描述实施例1如图1所示，为11阶幻方生成器，其主体为一个左、右区可伸缩重叠在一起的底盘1，当底盘1伸张开来时，底盘1呈现为一个528mm (长)X^4mm (宽)X 36mm (高)的无盖长方体，其中左区和右区长度均为沈4讓；当底盘1收缩起来时，底盘1又为一个沈4讓 (长)X^4mm (宽)X36mm (高)的无盖长方体。如图1、图4所示，11阶幻方生成器还配有11个洸4mm (长(宽)X 36謹 (高)的可装卸数码盒2，每个数码盒还包含2条矩形状的数码盒隔板条21，该矩形状数码盒隔板条长沈4讓、宽30mm ；数码盒2截面呈“U”型，包括盒座22和两侧的能拆卸的数码盒隔板条21，盒座22由一个底面板和前后两个侧面板构成，所述数码隔板条21对称插装于盒座22的左右两侧，构成数码盒2的左右两个侧面板，数码盒2呈无盖长方体状。盒座22的两个侧面板上设置有插槽23，数码盒隔板条21插装于插槽23中。如图2、图3所示，11阶幻方生成器还包括分别标有阿拉伯数字编号1到121的可装卸数码3总共121个，数码3为底圆直径为24mm的圆柱体，编号印于数码的顶面；数码的底面均勻分布有凸点31，使数码3移动更轻巧。其中编号56标以绿色，编号1、12、23、34、 45、67、78、89、100和111标以红色，其余的编号标以黑色；还包括528mm (长)X18_ (宽) 底盘隔板条4共10条，不同长度的结构长方块5共11块，结构长方块5的尺寸分别为264mm (长)X 24mm (宽)X 18mm (高)，240mm (长)X 24mm (宽)X 18mm (高)，216mm (长)X 24mm (宽)X 18mm (高)，192mm (长)X 24mm (宽)X 18mm (高)，168mm (长)X 24mm (宽)X 18mm (高)，144mm (长)X 24mm (宽)X 18mm (高)，120mm (长)X 24mm (宽)X 18mm (高)，96mm (长)X 24mm (宽)X 18mm (高)，72mm (长)X 24mm (宽)X 18mm (高)，48mm (长)X 24mm (宽)X 18mm (高)，24mm (长)X 24mm (宽)X 18mm (高)；结构长方块5按长度由短到长依次由I到XI的罗马数字编号。本实用新型的幻方生成器的使用方法如下(1)底盘1水平伸张开，将数码盒2水平竖排于底盘1左区中，如图5所示，将编号为不同颜色的数码3，即编号为1、12、23、34、45、67、78、89、100、111 (第二种颜色)和56 (第一种颜色)的数码分别置于不同的11个数码盒中，并且11个数码分别置于不同高度其中编号为56的数码置于第6个数码盒(从左往右数，即位于中间的数码盒)的最高位置，剩下的第二种颜色的10个数码按任意顺序分别排布于第1个数码盒的第6个(从上往下数)位置，第2个数码盒的第5个位置，第3个数码盒的第4个位置，第4个数码盒的第3个位置， 第5个数码盒的第2个位置，第7个数码盒的第11个位置，第8个数码盒的第10个位置， 第9个数码盒的第9个位置，第10个数码盒的第8个位置，第11个数码盒的第7个位置； 数码盒在底盘1左区中的排布位置如图5所示，黑色方格显示的是该数码盒中笫二种颜色数码在盒中的位置，图6是其中一种实施方式；(2)如图7所示，在第一种颜色和第二种颜色数码的下方，自上而下按顺序排列相邻数字的数码至数码盒底部，接著在每个红色数码所在数码盒的顶部(第1个位置)，自上而下按序安装后继的数码，直到每个数码盒装满11个数码为止；例如，若编号为1的数码置于第1个数码盒的第6个位置，在编号为1的数码下方放置编号为2-6的数码，接着在编号为1的数码所在数码盒顶部(第1个位置)放置编号为7的数码，然后在编号为7的数码下方依次放置编号为8-11的数码，编号为11的数码位于编号为1的数码上方；(3)抽掉各个数码盒的隔板条，此时在底盘左区呈现的是一个11X11的数码方阵，再装上全部10条底盘隔板条，把数码分隔于不同高度的11行中；如，编号为7、19、31、 43、55、56、68、80、92、104、116的数码排列于同一行中；(4)如图2所示，将11块结构长方块紧靠底盘右区右侧横排于底盘右区中，其中编号为VI的结构长方块置于第一行，编号为VII的结构长方块置于第二行，标号为VIII的结构长方块置于第三行，标号为IX的结构长方块置于第四行，标号为X的结构长方块置于第五行，标号为XI的结构长方块置于第六行，标号为I的结构长方块置于第七行，标号为II 的结构长方块置于第八行，标号为III的结构长方块置于第九行，标号为IV的结构长方块置于第十行，标号为V的结构长方块置于第十一行；[0046](5)如图2、图8所示，向右拨动各行的数码使其紧靠底盘右区的结构长方块，由于结构长方块长度不同，每行数码在底盘左区有长短不一的空位；(6)如图9所示，把各行超出底盘左区的数码，即位于底盘右区的数码，不改变其排列顺序，移回该行左侧的空位；(7)拆卸出10条底盘隔板条和11块结构长方块，此时底盘左区呈现的就是一个 11X11的幻方，其每行、每列及两条对角线上11个数字之和都等于671。由于编号为56的数码置于中间位置数码盒且置顶是固定的，结构长方块的置入方式也是固定的；每个数码盒中的11个数码是固定的，盒中有一个笫一种颜色的数码 (即编号为56的数码)或一个第二种颜色的数码，但每个数码盒中第二种颜色的数码可以放置盒中不同的位置(如图5黑色方格所示位置)，盒中其余10个数码按上述步骤(2)的方法排列。根据上述规则，我们有10 ！ =3628800种不同的选择，因而可得出3628800个不同的11阶幻方。当生成一个幻方后，要生成另一个不同的幻方，简便的方法是，先进行数码盒的复原，具体方法为把第一行的结构长方块与第十一行的结构长方块互换，第二行的结构长方块与第十行的结构长方块互换，第三行的与第九行的互换，第四行的与第八行的互换，第五行的与第七行的互换，并进行相反的过程。按规则重新设置各数码盒中红色数码的位置，重复进行使用方法中的全部步骤，就可生成另一个不同的幻方。由于各个数码盒中的数码是不变的，只需变动数码盒中第二种颜色数码(即编号为1、12、23、34、45、67、78、89、100、111的数码)在数码盒中的位置，盒中其余数码按原顺序重置，再重复进行使用方法中的全部步骤，就可生成另一个不同的幻方。所以本幻方生成器不需逐个摆弄数码就可生成任意奇数阶的幻方。实施例2如图10-13所示，本实施例与实施例1不同之处在于，本实施例是生成9阶幻方， 幻方生成方法基本与实施例一致，幻方生成器可用11阶幻方生成器，只是结构长方块应选择编号为III到XI的9块结构长方块。以上实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，利用幻方生成器底盘的可伸缩性，还可生成3阶、5 阶、7阶等奇数阶幻方，当然还可以制作出13阶、15阶、17阶等任意奇数阶的幻方生成器，所属领域的普通技术人员应当理解，任何对本实用新型的具体实施方式
进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。
权利要求1.一种幻方生成器，其阶数为奇数Π，其特征在于，包括底盘、排布于底盘中的η个数码盒和η2个数码，每个数码盒能安装η个数码；每个数码盒包括1个盒座和2条数码盒隔板条，所述盒座由一个底面板和前后两个侧面板构成，所述数码盒隔板条对称插装于盒座的左右两侧，构成数码盒左右两个侧面板，数码盒呈无盖长方体状。
2.根据权利要求1所述的幻方生成器，其特征在于，所述数码按顺序依次以数字编号，其中编号为-(n2-n+2)的数码的编号标以第一种颜色；剔除上述编号为-(n2-n+2)，编号分别为l、n+l、2n+l、…、n2-n+l的(n_l)个数码的编号标以第二种颜色；剩余的(n2-n)个数码的编号标以第三种颜色。
3.根据权利要求1所述的幻方生成器，其特征在于，所述底盘呈无盖长方体状，底盘分为左区和右区，左区和右区能收缩重叠在一起。
4.根据权利要求1所述的幻方生成器，其特征在于，所述盒座的两个侧面板上设置有插槽，数码盒隔板条插装于插槽上。
5.根据权利要求2所述的幻方生成器，其特征在于，所述数码呈圆柱体状，底圆直径与数码盒中两条隔板条之间的间距相配合。
6.根据权利要求5所述的幻方生成器，其特征在于，所述数码底面均勻分布有凸点，数码编号印于数码顶面。
7.根据权利要求1所述的幻方生成器，其特征在于，所述幻方生成器设有(n-1)条底盘隔板条。
8.根据权利要求1所述的幻方生成器，其特征在于，所述幻方生成器设有η条结构长方块。
9.根据权利要求8所述的幻方生成器，其特征在于，所述结构长方块长度呈等差数列变化，按长度由短到长依次以数字由小到大编号。
10.根据权利要求9所述的幻方生成器，其特征在于，所述长度呈等差数列变化结构长方块的公差长度为数码底圆直径。
专利摘要本实用新型公开了一种幻方生成器，其阶数为奇数n，包括底盘、排布于底盘中的n个数码盒和n2个数码，每个数码盒能安装n个数码；每个数码盒包括1个盒座和2条数码盒隔板条，所述盒座由一个底面板和前后两个侧面板构成，所述数码隔板条对称插装于盒座的左右两侧，构成数码盒左右两个侧面板，数码盒呈无盖长方体状。本幻方生成器可应用于数学教具，玩具以及各个科研、生产领域，可生成任意奇数n阶的(n-1)!个不同的幻方，结构简单、玩法多，可适合儿童、成人使用。
文档编号G09B23/02GK201955957SQ20112008904
公开日2011年8月31日 申请日期2011年3月30日 优先权日2011年3月30日
发明者王辉丰, 詹森 申请人:王辉丰, 詹森