将数字2至9填入8个圆圈中,使得每一行和每一列中的数字总和相等。将4个阴影圆圈中的数字相加。这4个数字之和的最大可能值是 ___。

完整解法

1. 建立每行每列和与阴影圆圈数字之和的关系

设 4 个阴影圆圈中的数字分别为 A,B,C,DA, B, C, D,4 个白色圆圈中的数字分别为 W1,W2,W3,W4W_1, W_2, W_3, W_4。
每一行和每一列均由 2 个阴影圆圈与 1 个白色圆圈组成:

  • 第一行:W1+A+B=SW_1 + A + B = S
  • 第二行:C+D+W3=SC + D + W_3 = S
  • 第一列:A+C+W4=SA + C + W_4 = S
  • 第二列:W2+B+D=SW_2 + B + D = S

将这 2 行 2 列的数字之和全部相加,得:
4S=(W1+W2+W3+W4)+2(A+B+C+D)4S = (W_1 + W_2 + W_3 + W_4) + 2(A + B + C + D)
由于这 8 个圆圈填入的是数字 2 至 9,所有 8 个数字的总和为:
2+3+4+5+6+7+8+9=442 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8 + 9 = 44
设 4 个阴影圆圈中数字之和为 T=A+B+C+DT = A + B + C + D,则:
4S=44+T  ⟹  T=4(S−11)4S = 44 + T \implies T = 4(S - 11)
因此,TT 必须是 4 的倍数。

2. 确定 $T$ 的理论最大值并构造可行解

从数字 2 至 9 中选出 4 个数字,其可能的最大和为:
9+8+7+6=309 + 8 + 7 + 6 = 30
因为 T≤30T \le 30 且 TT 是 4 的倍数,所以 TT 的最大可能值为 28。

当 T=28T = 28 时,S=44+284=18S = \dfrac{44 + 28}{4} = 18。
此时可选取阴影数字集合为 {4,7,8,9}\{4, 7, 8, 9\}(和为 28),剩余白色数字集合为 {2,3,5,6}\{2, 3, 5, 6\}。
进行如下赋值检验:

  • 设 A=4,B=9,C=8,D=7A = 4, B = 9, C = 8, D = 7(阴影之和为 4+9+8+7=284 + 9 + 8 + 7 = 28)
  • 则 W1=18−(4+9)=5W_1 = 18 - (4 + 9) = 5
  • W3=18−(8+7)=3W_3 = 18 - (8 + 7) = 3
  • W4=18−(4+8)=6W_4 = 18 - (4 + 8) = 6
  • W2=18−(9+7)=2W_2 = 18 - (9 + 7) = 2

白色数字恰为 {2,3,5,6}\{2, 3, 5, 6\},所有数字各不相同且均在 2 至 9 之间,满足每行每列和均为 18。
因此,4 个阴影圆圈中的数字之和的最大可能值是 28。

答案

28

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