简单数独题及答案(不一样的开学季)
简单数独题及答案(不一样的开学季)如图M2,D8为3则D1与D2都不是3,E4为3故E1、E2与E3都不是3,可见第四宫中只能是F1为3,这是行列排除法。就有图01。游戏的规则很简单,要根据给定的数字找到规律,在空格中填入1~9的整数,与已知的数字构成一个完整的数表,使每行、每列、每宫的数字各不相同,即为所谓的数独。九宫数独也称标准数独,用它来进行逻辑推理训练,能补足我们在小学、中学甚至大学数学课不够重视的逻辑推理教学。而数独的解题过程多种多样,又具备游戏引人入胜、精彩纷呈的特色,不像解数学题那样方向单一,更适合纯粹玩乐,少了功利的心态。在这个不一样的开学季,做一做图M2这种有点难度的、需要用到候选数法的题目,就能既悠闲娱乐又不误思维训练,鱼与熊掌皆可兼得。候选数法就是在解题中把空格中的隐藏信息充分发掘出来的好方法,一般专门在做较难题目时才使用。做较容易的题目当然也能用上,但这就使解答变得易如反掌了。为了保持一些推理的乐趣
#不一样的开学季#
——中小学数学竞赛爱好者和大学生适合练习的候选数九宫数独游戏02
图M2是一个九宫数独游戏。它是由九行、九列和九宫组成的数表。所谓九宫,即先把表格分成上、中、下三层,每层有三行。在上层,左边三列共九个格子构成第一宫,中间三列共九个格子构成第二宫,右边三列共九个格子构成第三宫。依此类推,中层左中右各九个格子构成第四、五、六宫,下层又有第七、八、九宫。
游戏的规则很简单,要根据给定的数字找到规律,在空格中填入1~9的整数,与已知的数字构成一个完整的数表,使每行、每列、每宫的数字各不相同,即为所谓的数独。
九宫数独也称标准数独,用它来进行逻辑推理训练,能补足我们在小学、中学甚至大学数学课不够重视的逻辑推理教学。而数独的解题过程多种多样,又具备游戏引人入胜、精彩纷呈的特色,不像解数学题那样方向单一,更适合纯粹玩乐,少了功利的心态。在这个不一样的开学季,做一做图M2这种有点难度的、需要用到候选数法的题目,就能既悠闲娱乐又不误思维训练,鱼与熊掌皆可兼得。
候选数法就是在解题中把空格中的隐藏信息充分发掘出来的好方法,一般专门在做较难题目时才使用。做较容易的题目当然也能用上,但这就使解答变得易如反掌了。为了保持一些推理的乐趣,我们一开始解题时还是不使用候选数法,到了实在做不下去时才借助这种高级的工具。
如图M2,D8为3则D1与D2都不是3,E4为3故E1、E2与E3都不是3,可见第四宫中只能是F1为3,这是行列排除法。就有图01。
图01中,仍用行列排除法。F1为3使C1不是3,I2为3所以A2不是3,第一宫中唯有B3为3。又A8为6因而I8不是6,F9为6令G9不是6,第九宫中必须H7为6。即得图02。
对于图02,E6为1因此E1、E2与E3不是1,C3为1使D3不是1,第四宫中显然只有D2=1。又G6为7则G9不是7,第九宫中只能I8为7,顺便得到G9为4。就是图03。
请看图03。A1为7则G1、H1与I1不是7,F2为7使G2与H2不是7,G6为7可知G3不是7,I8为7所以I3不是7,第七宫中只有H3是7。又D2为1故D9不是1,E6为1令E7、E8与E9不是1,I7为1则F7不是1,第六宫中只可F8为1。便有图04。
考察图04,F4所在的F行、4列和第五宫已有八个数字12345679,由数字的唯一性就知F4为8,这叫唯一数法。顺便还得F7=4。见图05。
分析图05,D6所在的D行、6列与第五宫已有12345789这八个数,由唯一数法,D6就是6,进而有E5为7。又B2为4则B7、B8与B9不是4,F7为4可知A7与C7不是4,G9为4因此A9与C9不是4,第三宫中立得C8为4。故有图06。
在图06中,B2为4可见B4、B5与B6不是4,D5为4则A5与C5不是4,C8为4使C6不是4,第二宫中只有A6为4。而E5为7因此E7、E8与E9不是7,第六宫中必须D9为7,显然D3就是2。这是图07。
而图07中,B1为6使B4、B5与B6不是6,A8为6故A5不是6,D6为6令C6不是6,第二宫中肯定是C5为6。又D7为9则A7、B7、C7不是9,I9为9便知A9、B9与C9不是9,第三宫中只有B8=9,还能推出E8为5。这就是图08。
图08中,A1为7与A4为1使A7与A9都不是1或7,C3是1与C4是7因此C7与C9都不是1或7,第三宫中1与7必在B7与B9中。而D9为7,所以B9是1,B7是7。即为图09。
考虑图09,A3为9则A5不是9,B8为9那么B4、B5与B6都不是9,因而C6为9。又B3为3故B4、B5与B6不是3,第二宫中唯有A5=3。见图10。
从图10中看出,B3为3故B6不是3,6列中只能H6为3,这样B6就是8,就得图11。
图11里,D4为5可见B4不是5,只有B5为5,从而B4为2,参见图12。
考虑图12,A5为3则A7与A9不是3,G7为3故C7不是3,第三宫中只可能C9为3,就有图13。
来到这里,常规的解法已经做不下去了,只能借助候选数法。在图13的每个空格中填入字体较小的整数1~9,但按规则要回避相关的行、列宫中已经知道的数字,这样就得到所谓的候选数,即是每个空格还可能取的数字,就有图14。
此处要介绍一种类似编程算法的逻辑表达式,它运用反证法来排除多余的候选数:
+4[I4]-4[H4]+9[H4]-9[H2]+2[H2]-2[I1]+4[I1]-4[I4]
文字解释是这样的:
假设I4是4,则H4不是4;H4只能是9,则H2不是9;H2只能是2,则I1不是2;I1只能是4,这与I4是4的假设矛盾。
于是由反证法,我们得知I4肯定不是4,I4就只能是6,候选数变成必选的了。由此去除I行、4列、第八宫中其他格的候选数6,即为图15。
关于图15,G4只有一个候选数9,G4其实就是9,这是唯一候选数法,跟前面的唯一数法原理一样,但不用寻找推算,轻松就可得到。去掉相关行、列与宫的多余候选数9,如图16。
看看图16,我们发现H4有唯一候选数4,即H4=4,删去相关行、列与宫的多余候选数4,得出图17。
对图17,我们还要用一次反证法推理:
+2[H2]-9[H2]+9[E2]-9[E1]+4[E1]-4[I1]+2[I1]-2[H2]
上式的意思是:
假设H2是2,则H2不是9;E2只能是9,则E1不是9;E1只能是4,则I1不是4;I1只能是2,这与H2是2的假设矛盾。
因此,H2不是2,H2必须是9。清除相关行、列与宫中多余的候选数9,就是图18了。
经过两次反证推理,到了图18,已经是一马平川了。E2有唯一候选数6,E2就是6。E1虽然有两个候选数,但其中的9是第四宫的唯一是9的候选数,可见E1就是9,这称为隐形唯一候选数法。去除相关行、列与宫的多余候选数6与9,即为图19。
谈到图19,由唯一候选数法有E3为4,G2为5。又由隐形唯一候选数法得A2为2,G3为6。清除相关行、列与宫多余的候选数,如图20。
在图20中,由唯一候选数法得到A9为8,C1为5,G1为1及I3为8,又由隐形唯一候选数法就知A7为5,C7为2,删去相关多余的候选数,就有图21。
来到最后这个阶段,简直太轻松了,所以前面才会说遇到困难时用候选数法比较合适,不然就有杀鸡用牛刀的感觉。考察图21,由唯一候选数法便知E7为8,E9为2,G5为8,H1为2,I5为2,再用隐形唯一候选数法得到H5为1,I1为4,图22就是这个数独游戏的解答。
本题解答的关键是图14与图17的两次反证法推理,而数独游戏不像数学题那样解法相对单一(也有一题多解的,但较少见,大部分都是指向明确,不够灵活),往往能呈现各种各样的解法,就连解法的表达方式也各有差异,这才是游戏的特色,有趣、好玩,适合多种思路,对开拓思维更有益处。这里再提供两个反证法算法,还是从图14开始吧。
细看图23(即图14),我们有如下的推理:
+9[E2]-9[H2]+2[H2]-2[I1]+4[I1]-4[E1]+9[E1]-9[E2]
文字解释:
假设E2是9,则H2不是9;H2只能是2,则I1不是2;I1只能是4,则E1不能是4;E1只能是9,这就与E2是9的假设矛盾。
因而E2不是9,E2必是6。清除相关多余的候选数6,即有图24。
如图24,第四宫中有两个唯一候选数,所以E1为9,E3为4,删去相关的多余候选数,见图25。
关于图25,又有反证推理:
+2[I1]-2[I6]+8[I6]-8[G6]+1[G6]-1[G1]+5[G1]-5[C1]+2[C1]-2[I1]
推理的意思是:
假设I1是2,则I6不是2;I6只能是8,则G6不是8;G6只能是1,则G1不是1;G1只能是5,则C1不是5;C1只能是2,这与I1是2的假设矛盾。
这样,我们通过反证法证明I1不是2,I1只可为4。后面的解法就很容易了,结果参看图22。
解完题目后,还要按照数独的规则验证一番,看是否每行、每列与每宫的数字都不重复,这才算是真正完成解题。
数独游戏虽然具备很多游戏的特性,但基本还是逻辑思维训练的工具,十分益智。中小学生、大学生都可练习,尤其是对数学很感兴趣者解答偏难的数独题确实有助于思维的拓展。远离校园的成人更应该多做数独游戏,它既有数学的烧脑又少了数学的枯燥,是难得的健脑操练。正是:
开学季不一样网络传艺
数独题有点难脑路回旋