Для решения задачи, в которой нужно вставить в пустые клетки таблицы числа 1, 2, 3 и 4 по четыре раза так, чтобы сумма чисел в каждой строке и по каждой диагонали была одинаковой, можно воспользоваться принципами построения магических квадратов. Магический квадрат — это квадратная таблица чисел, где суммы чисел в каждой строке, каждом столбце и на обеих диагоналях одинаковы.
Так как у нас есть 4 единицы, 4 двойки, 4 тройки и 4 четверки, всего 16 чисел, можно предположить, что речь идет о магическом квадрате 4x4. Чтобы решить эту задачу, можно использовать заранее известный магический квадрат 4x4. Один из таких квадратов выглядит следующим образом:
[
\begin{array}{|c|c|c|c|}
\hline
1 & 15 & 14 & 4 \
\hline
12 & 6 & 7 & 9 \
\hline
8 & 10 & 11 & 5 \
\hline
13 & 3 & 2 & 16 \
\hline
\end{array}
]
Однако, в этом магическом квадрате числа от 1 до 16, и их нужно заменить на числа от 1 до 4 по 4 раза. Это значит, что нам нужно создать магический квадрат, где сумма в каждой строке, столбце и диагонали будет одинаковой и будет равна 10 (поскольку сумма всех чисел от 1 до 4 умноженных на 4 составляет 40, а деленное на 4 строки дает 10).
Один из способов построить магический квадрат 4x4 с числами от 1 до 4 по 4 раза, чтобы сумма в каждой строке, столбце и диагонали была равна 10, выглядит так:
[
\begin{array}{|c|c|c|c|}
\hline
1 & 3 & 4 & 2 \
\hline
4 & 2 & 1 & 3 \
\hline
3 & 4 & 2 & 1 \
\hline
2 & 1 & 3 & 4 \
\hline
\end{array}
]
В этом магическом квадрате:
- Сумма чисел в первой строке: 1 + 3 + 4 + 2 = 10
- Сумма чисел во второй строке: 4 + 2 + 1 + 3 = 10
- Сумма чисел в третьей строке: 3 + 4 + 2 + 1 = 10
Сумма чисел в четвертой строке: 2 + 1 + 3 + 4 = 10
Сумма чисел в первом столбце: 1 + 4 + 3 + 2 = 10
- Сумма чисел во втором столбце: 3 + 2 + 4 + 1 = 10
- Сумма чисел в третьем столбце: 4 + 1 + 2 + 3 = 10
Сумма чисел в четвертом столбце: 2 + 3 + 1 + 4 = 10
Сумма чисел на первой диагонали: 1 + 2 + 2 + 1 = 10
- Сумма чисел на второй диагонали: 2 + 1 + 4 + 3 = 10
Таким образом, этот магический квадрат удовлетворяет всем условиям задачи.