一筆畫
有一個著名的數學故事——哥尼斯堡七橋問題。哥尼斯堡是立陶宛共和國的一座城市,布勒格爾河從城中穿過,河中有兩個島,18世紀時河上共有七座橋連接A,B兩個島以及河的兩岸C,D(如下圖)。
所謂七橋問題就是:一個散步者要一次走遍這七座橋,每座橋只走一次,怎樣走才能成功?
當時的許多人都熱衷於解決七橋問題,但是都沒成功。後來,這個問題引起了大數學家歐拉(1707-1783)的興趣,許多人的不成功促使歐拉從反面來思考問題:是否根本就不存在這樣一條路線呢?經過認真研究,歐拉終於在1736年圓滿地解決了七橋問題,並發現了一筆畫原理。歐拉是怎樣解決七橋問題的呢?因為島的大小,橋的長短都與問題無關,所以歐拉把A,B兩島以及陸地C,D用點表示,橋用線表示,那麼七橋問題就變為右圖是否可以一筆畫的問題了。
例題與方法指導
例1:
下圖是某展覽館的平面圖,一個參觀者能否不重複地穿過每一扇門?如果不能,請說明理由。如果能,應從哪開始走?
【解析】
我們將每個展室看成一個點,室外看成點E,將每扇門看成一條線段,兩個展室間有門相通表示兩個點間有線段相連,於是得到右圖。能否不重複地穿過每扇門的問題,變為右圖是否一筆畫問題。
例2:
一個郵遞員投遞信件要走的街道如下頁左上圖所示,圖中的數字表示各條街道的千米數,他從郵局出發,要走遍各街道,最後回到郵局。怎樣走才能使所走的行程最短?全程多少千米?
【解析】
圖中共有8個奇點,必須在8 個奇點間添加4條線,才能消除所有奇點,成為能從郵局出發最後返回郵局的一筆畫。在距離最近的兩個奇點間添加一條連線,如左上圖中虛線所示,共添加4條連線,這4條連線表示要重複走的路,顯然,這樣重複走的路程最短,全程30千米。走法參考右上圖(走法不唯一)。
例3:
在18世紀的哥尼斯堡城裡有七座橋。當時 有很多人想要一次走遍七座橋,並且每座橋只能經過一次。這就是世界上很有名的哥尼斯堡七橋問題。你能一次走遍這七座橋,而又不重複嗎?(自己動手畫畫吧)
答案:
這個問題,實際上是一筆畫問題。
一筆畫就是一筆可以畫成一個圖。
判斷一筆畫的方法:
①是連通的。一個圖,如果圖上任意二點總有線段連接著,就稱為連通的。不是連通的就不能一筆畫出。
②奇點個數是0或者是2。圖上線段的端點可以分成二類,奇點和偶數。一個點,以它為端點的線段數是奇數就稱為奇點,線段數是偶數就稱為偶點。
一個圖是否是一筆畫就看奇點的個數,奇點個數是 0 或者 2,就是一筆畫,否則就不是一筆畫。
哥尼斯橋問題,就是一筆畫問題。但因A、B、C、D四個點都是奇點即奇點的個數是4,而不是0或2,所以不是一筆畫,也就不能一次走遍,而又不重複。
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