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数学:一笔画问题

数学:一笔画问题

哥尼斯堡七桥问题


18世纪东,哥尼斯堡曾是东普鲁士的首府,现称加里宁格勒,位于俄罗斯境内 。城中有一条布勒格尔河横贯,河有两条支流,在城中心汇合成一条主流,合流处有一座河心岛,这使得全城分为四个地区:岛区、北区、东区和南区。

布勒格尔河上共架了七座桥(如上图)。

有人提出这样的问题:能否在一次散步中每座桥都走一次,而且只能走一次,最后又回到原来的出发点。


1735年,几名大学生写信给在俄国彼得堡科学院任职的天才数学家欧拉,请他帮助解决。欧拉经过一年的研究,1736年向彼得堡科学院递交了题为《哥尼斯堡的七座桥》的论文,不仅圆满解决了这一问题,还开创了数学的新分支 —— 图论。


欧拉将每一块陆地考虑成一个点,连接两块陆地的桥以线表示。若分别用 A、B、C、D四个点表示哥尼斯堡的四个区域,"七桥问题"便转化为是否能够用一笔不重复地画出过此七条线的问题。

他指出,对于一个能够不重复一笔画出的连通图,所有的点一定都是偶点(进入和离开该点的线的数量为偶数),而在七桥问题所抽象出的图形中,A、B、C、D四个点的度数(与该点相连的线的数量)分别是5、3、3、3,都是奇数,所以该问题无解。


数学家欧拉找到一笔画的规律是:

⒈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。

⒉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。

⒊其他情况的图都不能一笔画出。(有偶数个奇点除以二可以算出此图至少需几笔画成。)



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