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时间:2018-11-13
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1、世界数学名题——哥尼斯堡七桥问题18世纪时,欧洲有一个风景秀丽的小城哥尼斯堡(今俄罗斯加里宁格勒),那里的普莱格尔河上有七座桥。将河中的两个岛和河岸连结,城中的居民经常沿河过桥散步,于是有人提出了一个问题:一个人怎样才能一次走遍七座桥,每座桥只走过一次,最后回到出发点?大家都试图找出问题的答案,但是谁也解决不了这个问题。 这就是哥尼斯堡七桥问题,一个著名的图论问题。1727年在欧拉20岁的时候,被俄国邀请请去圣彼得堡(原列宁格勒)的科学院做研究。他的德国朋友告诉了他这个曾经令许多人困惑的问题。欧拉并没有
2、跑到哥尼斯堡去走走。他把这个难题化成了这样的问题来看:把河岸和小岛缩成一点,桥化为边,于是“七桥问题”就转化成下图中所画图形的一笔画问题了,这个图如果能够一笔画成的话,对应的“七桥问题”也就解决了。 欧拉的这个考虑非常重要,也非常巧妙,它正表明了数学家处理实际问题的独特之处——把一个实际问题抽象成合适的“数学模型”。这种研究方法就是“数学模型方法”。这并不需要运用多么深奥的理论,但想到这一点,却是解决难题的关键。接下来,欧拉运用图中的一笔画定理为判断准则,很快地就判断出要一次不重复走遍哥尼斯堡的7座桥是
3、不可能的。也就是说,多少年来,人们费脑费力寻找的那种不重复的路线,根本就不存在。一个曾难住了那么多人的问题,竟是这么一个出人意料的答案!经过研究,欧拉发现了一笔画的规律。他认为,能一笔画的图形必须是连通图。连通图就指一个图形各部分总是有边相连的,这道题中的图就是连通图。但是,不是所有的连通图都可以一笔画的。能否一笔画是由图的奇、偶点的数目来决定的。那么什么叫奇、偶点呢?与奇数(单数)条边相连的点叫做奇点;与偶数(双数)条边相连的点叫做偶点。如下图中的①、④为奇点,②、③为偶点。[来源:学科网ZXXK][
4、来源:学科网ZXXK]1.凡是由偶点组成的连通图,一定可以一笔画成。画时可以把任一偶点为起点,最后一定能以这个点为终点画完此图。例如下图都是偶点,画的线路可以是:①→③→⑤→⑦→②→④→⑥→⑦→①2.凡是只有两个奇点的连通图(其余都为偶点),一定可以一笔画成。画时必须把一个奇点为起点,另一个奇点终点。例如下图的线路是:①→②→③→①→④[来源:学科网ZXXK]3.其他情况的图都不能一笔画出。欧拉后来推论出此种走法是不可能的。他的论点是这样的,除了起点以外,每一次当一个人由一座桥进入一块陆地(或点)时,他
5、(或她)同时也由另一座桥离开此点。所以每行经一点时,计算两座桥(或线),从起点离开的线与最后回到始点的线亦计算两座桥,因此每一个陆地与其他陆地连接的桥数必为偶数七桥所成之图形中,没有一点含有偶数条数,因此上述的任务无法完成.欧拉通过对七桥问题的研究,不仅圆满地回答了哥尼斯堡居民提出的问题,而且得到并证明了更为广泛的有关一笔画的三条结论,人们通常称之为欧拉定理。对于一个连通图,通常把从某结点出发一笔画成所经过的路线叫做欧拉路。人们又通常把一笔画成回到出发点的欧拉路叫做欧拉回路。具有欧拉回路的图叫做欧拉图。
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