마법진/구수략

< 마법진
Mathlover (토론 | 기여)님의 2022년 8월 10일 (수) 00:59 판

최석정구수략에서는 마방진의 변형된 형태가 나오는데, 이 문서에서 소개한다.

지수귀문도

낙서사구도

Nine square draw.png


위의 그림처럼 십자가 형태의 아홉 개의 사각형이 배열되어 있고, 사각형의 각 꼭짓점에서 이루는 네 수의 합이 모두 같은 마법진을 낙서사구도라고 부른다.

제작 원리는 우선 위의 그림에서 숫자는 모두 20개가 있으므로, 굵은 선의 꼭짓점을 이루는 두 수의 합이 21이 되면 노란색으로 배경칠한 두 사각형을 제외하고 나머지 일곱 개의 사각형의 경우 네 꼭짓점의 수의 합이 42로 자연스럽게 유도된다. 또한 세로의 가운데 부분의 경우 1/2/3/4/5/6을 엇갈려 배치하고, 마찬가지로 21을 기준으로 보수인 19/20/17/18/15/16으로 엇갈려 배치하면 맨 윗줄 가로 두 수의 합은 20, 그 다음 윗줄 가로 두 수의 합은 22, 그 다음 가로 두 수의 합은 20으로 20/22가 번갈아서 나타나게 된다. 따라서 두 노란색 사각형의 경우에도 네 꼭짓점의 숫자의 합이 42가 되어 자연스럽게 사구도가 완성된다.

중상용구도

Wheeled Magic Diagram 9.png


위의 그림처럼 원형+방사형으로 숫자가 배열된 마법진에 대한 이야기이다. 방사선으로 2n+1개, 원주상에서 2n개의 숫자가 배열되어 있으며, 각 방사선상의 2n+1의 숫자의 합은 각 동심원 상의 2n개의 숫자와 중심 숫자의 합과 동일하다. 구수략에서는 n=2일 때는 범수용오도, n=3일 때는 장책용칠도, n=4일 때 중상용구도라고 명명했다.

원본은 추가바람. 역시 가장 간단하게 마법진을 유도할 수 있는 방법을 소개한다. 우선 기본적으로는 방사형 방진은 홀수개의 숫자로 구성되어 있으며, 가장 가운데에는 1~33 사이의 중앙값인 17을 놓는다. 그 다음에 중심을 기준으로 점대칭의 위치에 있는 수들끼리는 1+33=34에 대해 서로 보수가 되는 수를 배열하면 간단히 유도된다. 왜냐하면 동심원상의 숫자든지 방사선 상의 숫자든지 34에 대한 네 쌍의 보수의 합으로 표현되기 때문이다. 구체적으로 유도하면 위의 그림처럼 1을 맨 위에 놓는다. 그 다음에 1과는 점대칭의 위치에 있는 곳은 33을 채워넣어야 하기 때문에(1과 같이 노란색으로 표시된 곳) 2,3,4를 채운 뒤에는 5는 제일 바깥의 동심원상이 아닌 그 바로 안쪽에 있는 수를 채워넣어야 한다. 마찬가지로 9, 13도 각각 5, 9보다 한 칸 안쪽의 동심원으로 채워넣는다. 마지막으로 16까지 동심원상의 숫자를 채워넣으면 중앙값인 17을 중앙에 채워넣고, 18부터는 1~16을 채워넣은 방식과 반대로 채워넣으면 된다.

낙서구구도

Magic Square Complex Diagram.png

위의 그림처럼 낙서 정규마방진(3×3 배열)과 그 아홉 수를 둘러싸는 8개씩의 숫자, 즉 1~81의 숫자를 이용한한 마법진으로 가운데 숫자에 주변을 두르는 여덟 수를 더하면 369로 모두 동일한 마법진이다.

가장 간단하게 유도할 수 있는 방식은 위 그림처럼 10~81까지의 숫자를 둘씩 짝지을 합이 91이 되는 수를 기준으로 배열하면 된다. 다만 단순히 합해서 91이 되는 보수 네 쌍을 낙서마방진을 이루는 숫자 주변에 배열하는 식으로 놓으면 팔각형을 이루는 여덟 원소의 합은 동일하나 중앙의 1~9까지 숫자 때문에 합이 달라진다. 따라서 아래 그림과 같이 한 쌍의 숫자 짝을 살짝 변화를 주어서 합이 91보다 4 작은 수(87)에서 4 큰 수(95)까지 하나식 나타나게 조절한다. 그러면 합산해서 87을 이루는 두 수는 9 주변의 팔각형에, 88을 이루는 두 수는 8 주변의 팔각형에 이런식으로 합해서 95를 이루는 두 수는 1 주변의 팔각형에 배치하면 마법진이 완성된다.

Magic Squre Complex Diagram 1.png

후책용구도

Magic Diagram 13 octagon.png

위의 그림처럼 13개의 팔각형과 12개의 사각형이 배열되어 있고, 팔각형을 이루는 여덟 숫자의 합이 모두 같고, 사각형을 이루는 네 숫자의 합이 모두 같은 마법진을 의미한다. 1~72까지 모두 72개의 원소가 있으며, 팔각형을 이루는 여덟 숫자의 합은 292, 사각형을 이루는 네 숫자의 합은 146이다.

우선 이 마법진에서는 팔각형의 변 중에서 사선 형태의 변들 (↗, ↘)을 이루는 두 원소가 서로 합해서 73이 되게 만들면 자연스럽게 팔각형을 이루는 여덟 수의 합이 73×4=292가 유도된다. 그리고 위의 마법진처럼 옥색으로 칠한 부분에 1~36까지 배열하고, 맨 왼쪽의 사각형의 왼쪽 변의 두 원소의 합이 74가 되게 위에서 옥색 칠한 부분 기준으로 1부터 1씩 증가시키는 방향으로 숫자를 채운다. 이번에는 팔각형의 오른쪽 부분에서도 마찬가지 전략으로 위에서 아래로 내려갈 때 옥색 칠한 부분을 기준로 1씩 증가시키는 방향으로 숫자를 채우면 자연스럽게 왼쪽 사각형의 오른변을 이루는 두 원소의 합은 72가 되어 사각형의 네 숫자의 합의 조건 146을 만족시킨다. 또한 1~12, 61~72까지 왼쪽 팔각형 세 개를 채웠다면 마찬가지 방법으로 13~24, 49~60까지 숫자로 가운데 세 팔각형을 채울 수 있고, 오른쪽 세 팔각형도 25~48까지 숫자로 채울 수 있다. 이 방식은 일반화해서 정팔각형/정사각형 배열이 (8,8,4) 준정다각형 테셀레이션을 이루고, 정팔각형이 직사각형 형태로 배열될 때로 확장해서 적용할 수도 있다.

참조

이 문서 내용의 일부는 마방진 문서의 624252판에서 가져왔습니다.