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Completeness theorem on order-8 Nasik magic cubes (2/3)
The following lemma is the core of the proof of the completeness theorem.
Lemma 2
Let (aijk) be an order-8 (normal or non-normal) Nasik magic cube (namely, pan-2,3-agonal magic cube), where i, j, and k are integers from 0 to 7,
then the pair of the cells, a000 and a444, is a complement pair.
| a000 | a001 | a002 | a003 | a004 | a005 | a006 | a007 |
| a010 | a011 | a012 | a013 | a014 | a015 | a016 | a017 |
| a020 | a021 | a022 | a023 | a024 | a025 | a026 | a027 |
| a030 | a031 | a032 | a033 | a034 | a035 | a036 | a037 |
| a040 | a041 | a042 | a043 | a044 | a045 | a046 | a047 |
| a050 | a051 | a052 | a053 | a054 | a055 | a056 | a057 |
| a060 | a061 | a062 | a063 | a064 | a065 | a066 | a067 |
| a070 | a071 | a072 | a073 | a074 | a075 | a076 | a077 |
| a100 | a101 | a102 | a103 | a104 | a105 | a106 | a107 |
| a110 | a111 | a112 | a113 | a114 | a115 | a116 | a117 |
| a120 | a121 | a122 | a123 | a124 | a125 | a126 | a127 |
| a130 | a131 | a132 | a133 | a134 | a135 | a136 | a137 |
| a140 | a141 | a142 | a143 | a144 | a145 | a146 | a147 |
| a150 | a151 | a152 | a153 | a154 | a155 | a156 | a157 |
| a160 | a161 | a162 | a163 | a164 | a165 | a166 | a167 |
| a170 | a171 | a172 | a173 | a174 | a175 | a176 | a177 |
| a200 | a201 | a202 | a203 | a204 | a205 | a206 | a207 |
| a210 | a211 | a212 | a213 | a214 | a215 | a216 | a217 |
| a220 | a221 | a222 | a223 | a224 | a225 | a226 | a227 |
| a230 | a231 | a232 | a233 | a234 | a235 | a236 | a237 |
| a240 | a241 | a242 | a243 | a244 | a245 | a246 | a247 |
| a250 | a251 | a252 | a253 | a254 | a255 | a256 | a257 |
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| a300 | a301 | a302 | a303 | a304 | a305 | a306 | a307 |
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| a320 | a321 | a322 | a323 | a324 | a325 | a326 | a327 |
| a330 | a331 | a332 | a333 | a334 | a335 | a336 | a337 |
| a340 | a341 | a342 | a343 | a344 | a345 | a346 | a347 |
| a350 | a351 | a352 | a353 | a354 | a355 | a356 | a357 |
| a360 | a361 | a362 | a363 | a364 | a365 | a366 | a367 |
| a370 | a371 | a372 | a373 | a374 | a375 | a376 | a377 |
| a400 | a401 | a402 | a403 | a404 | a405 | a406 | a407 |
| a410 | a411 | a412 | a413 | a414 | a415 | a416 | a417 |
| a420 | a421 | a422 | a423 | a424 | a425 | a426 | a427 |
| a430 | a431 | a432 | a433 | a434 | a435 | a436 | a437 |
| a440 | a441 | a442 | a443 | a444 | a445 | a446 | a447 |
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| a460 | a461 | a462 | a463 | a464 | a465 | a466 | a467 |
| a470 | a471 | a472 | a473 | a474 | a475 | a476 | a477 |
| a500 | a501 | a502 | a503 | a504 | a505 | a506 | a507 |
| a510 | a511 | a512 | a513 | a514 | a515 | a516 | a517 |
| a520 | a521 | a522 | a523 | a524 | a525 | a526 | a527 |
| a530 | a531 | a532 | a533 | a534 | a535 | a536 | a537 |
| a540 | a541 | a542 | a543 | a544 | a545 | a546 | a547 |
| a550 | a551 | a552 | a553 | a554 | a555 | a556 | a557 |
| a560 | a561 | a562 | a563 | a564 | a565 | a566 | a567 |
| a570 | a571 | a572 | a573 | a574 | a575 | a576 | a577 |
| a600 | a601 | a602 | a603 | a604 | a605 | a606 | a607 |
| a610 | a611 | a612 | a613 | a614 | a615 | a616 | a617 |
| a620 | a621 | a622 | a623 | a624 | a625 | a626 | a627 |
| a630 | a631 | a632 | a633 | a634 | a635 | a636 | a637 |
| a640 | a641 | a642 | a643 | a644 | a645 | a646 | a647 |
| a650 | a651 | a652 | a653 | a654 | a655 | a656 | a657 |
| a660 | a661 | a662 | a663 | a664 | a665 | a666 | a667 |
| a670 | a671 | a672 | a673 | a674 | a675 | a676 | a677 |
| a700 | a701 | a702 | a703 | a704 | a705 | a706 | a707 |
| a710 | a711 | a712 | a713 | a714 | a715 | a716 | a717 |
| a720 | a721 | a722 | a723 | a724 | a725 | a726 | a727 |
| a730 | a731 | a732 | a733 | a734 | a735 | a736 | a737 |
| a740 | a741 | a742 | a743 | a744 | a745 | a746 | a747 |
| a750 | a751 | a752 | a753 | a754 | a755 | a756 | a757 |
| a760 | a761 | a762 | a763 | a764 | a765 | a766 | a767 |
| a770 | a771 | a772 | a773 | a774 | a775 | a776 | a777 |
Proof
It is enough to prove that the sum of the cells, a000 and a444, equals to a quarter of the magic constant.
Let s be the magic constant.
By the application of the Lemma 1 to slices of the cube, we get the following equations (every slice of a pan-2,3-agonal magic cube is a pandiagonal magic square):
(a000 + a040 + a400 + a440) + (a220 + a260 + a620 + a660) = s, (2.1)
(a004 + a044 + a404 + a444) + (a224 + a264 + a624 + a664) = s, (2.2)
(a000 + a004 + a400 + a404) + (a202 + a206 + a602 + a606) = s, (2.3)
(a040 + a044 + a440 + a444) + (a242 + a246 + a642 + a646) = s, (2.4)
(a202 + a206 + a242 + a246) + (a220 + a224 + a260 + a264) = s, (2.5)
and
(a602 + a606 + a642 + a646) + (a620 + a624 + a660 + a664) = s. (2.6)
By the calculation of ((2.1)+(2.2)+(2.3)+(2.4)-(2.5)-(2.6)) / 2, we get the equation
(a000 + a004 + a040 + a044) + (a400 + a404 + a440 + a444) = s. (2.7)
On the other hand, we obtain the following equations by the application of the Lemma 1 to oblique slices of the cube:
(a000 + a004 + a440 + a444) + (a222 + a226 + a662 + a666) = s, (2.8)
(a040 + a044 + a400 + a404) + (a222 + a226 + a662 + a666) = s, (2.9)
(a000 + a040 + a404 + a444) + (a222 + a262 + a626 + a666) = s, (2.10)
(a004 + a044 + a400 + a440) + (a222 + a262 + a626 + a666) = s, (2.11)
(a000 + a400 + a044 + a444) + (a222 + a622 + a266 + a666) = s, (2.12)
and
(a040 + a440 + a004 + a404) + (a222 + a622 + a266 + a666) = s. (2.13)
By the calculation of ((2.7)+(2.8)-(2.9)+(2.10)-(2.11)+(2.12)-(2.13)) / 4, we get the equation
a000 + a444 = s/4. Q.E.D
Here is the proof illustrated. (You might have to wait a moment until the page is displayed completely.)
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This page was last updated on October 1, 2007.
"Magic Cubes and Tesseracts" http://homepage2.nifty.com/googol/magcube/en/
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