數學圖論中的一筆畫問題與抖音神題5×5點陣缺一點時的連線問題

先說題目,數學圖論中的一筆畫問題。“一筆畫”從字面理解就是一筆畫出,它是現在研究線段的數目和它們之間的連接關係有關代表。如果不好理解舉個例子:漢字“日”和“中”字都可一筆畫,而“田”和“目”則不能。連通的圖形可以畫出,非連通有空餘的不能畫出如“回、國”。

數學圖論中的一筆畫問題與抖音神題5×5點陣缺一點時的連線問題

再說題目的第二部分“抖音神題5×5點陣缺一點時的連線問題”,這是在抖音或其他短視頻平臺非常火的題目,題目是這個樣子的,題目未寫全其實還有不能斜連、跳連的要求。

數學圖論中的一筆畫問題與抖音神題5×5點陣缺一點時的連線問題

這種題與上面說的一筆畫有什麼聯繫?我個人看著是沒有什麼聯繫,但說不定有看到的朋友能找到聯繫。

好,現在重新探討這兩種題:

一筆畫問題:

如下圖中:“日、中、口、幾、己”均可以一筆畫出,筆不離紙,而“品、回、呂”中間有未連通部分,所以不能一筆畫出,而“田、目”雖然連通,但卻不能一筆畫出,為研究為何如“目、田”不能一筆畫出的原因,我們引入部分概念。

數學圖論中的一筆畫問題與抖音神題5×5點陣缺一點時的連線問題

第一、能一筆畫的圖,必須是連通的,沒有連成一體的圖不能一筆畫出。

第二、我們把和1條、3條、5條等奇數條線相連的點叫做奇點,把和2條、4條、6條等偶數條相連的點叫做偶點。

如“田、目”中,田有均4個奇點,其中田有5個偶點、目有四個偶點。不止是漢字,圖形中也是如此。比如下圖A圖有2個奇點、2個偶點但可以一筆畫出,圖B有4個奇點、1個偶點,但不能一筆畫出,圖C有2個奇點、5個偶點可以一筆畫出。

數學圖論中的一筆畫問題與抖音神題5×5點陣缺一點時的連線問題

只將A圖的畫法舉例,從左至右,其實也是從一個奇點出發最後到另一個奇點結束:

數學圖論中的一筆畫問題與抖音神題5×5點陣缺一點時的連線問題

對於這種一筆畫問題,歐拉總結出了相關定理,即歐拉定理:

第一、凡是由偶點組成的連通圖,一定可以一筆畫成,畫時可以從任一偶點出發,並以該偶點結束。

第二、凡是隻有2個奇點組成的連通圖,一定可以一筆畫出,畫時必須從其中一個奇點為起點,另一個奇點為終點。

第三、其他情況不能一筆畫出。

下圖中是否有可以一筆畫出的圖,不妨指出,在小學中會以出入口的形式考題:

數學圖論中的一筆畫問題與抖音神題5×5點陣缺一點時的連線問題

比如下面兩題:

數學圖論中的一筆畫問題與抖音神題5×5點陣缺一點時的連線問題

另外還有多筆畫和多筆畫轉一筆畫,這裡不再說以後再談。

下面談一談上面給出的抖音神題。換種形式,這裡我要說一下,回答是:“不能!”,這雖然不是考試試題,一般考試試題可能回答能,然後給出解題思路,但這裡說不能也需要給出解題思路。

數學圖論中的一筆畫問題與抖音神題5×5點陣缺一點時的連線問題

為什麼不能呢,我們看到一個點它只能向上、下、左、右相鄰的位置走,那麼我們將所有的點進行編碼,雖然點的位置不同,但三個點中,不相鄰的點沒有必然關係,我們可以僅用1、0進行編號,如圖所示畫筆走向一定是1→0→1→0或0→1→0→1,也就是1的數量一定要等於0或多1個又或是少1個,而下圖中1有13個,而0只有11一個,1比0多出2個,所以一定無法畫出。

數學圖論中的一筆畫問題與抖音神題5×5點陣缺一點時的連線問題

那麼如果將紅點更改位置比如下面四幅圖,則可以先判斷哪個可以不過紅點一筆連接起來,哪個不可以。

數學圖論中的一筆畫問題與抖音神題5×5點陣缺一點時的連線問題

有沒有試出來?其實對於上面圖形來說如果編碼為1的改成紅點便可以連接起來,但編碼為0的點改為紅點便不可以(初始有13個1,12個0)。這是5×5點陣,如果是6×6的會是如何?我們隨意選了一點改為紅色,連接圖如下(其他改變方式可以自行試驗):

數學圖論中的一筆畫問題與抖音神題5×5點陣缺一點時的連線問題

現在是1個點為紅色,下面試一下改2點,下面左圖已經做出,也請人試一試右側的圖是否可以連成?我連了連沒有成功。

數學圖論中的一筆畫問題與抖音神題5×5點陣缺一點時的連線問題

最後想問對於這種圖形是否也滿足編碼為1的點數與編碼為0的點數對比相等或多一個,少一個就能連接起來呢 ?

原創不易,喜歡請點關注,如有錯誤也請指出,謝謝。


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