经典数学问题“一笔画”究竟是如何难住很多人的

经典数学问题“一笔画”究竟是如何难住很多人的

首页休闲益智一笔连数字更新时间:2024-04-28

说道“一笔画”很多人会误认为这是画画的问题,其实,这个问题是经典的数学问题,那么究竟什么是一笔画问题呢?下面且听小美为大家分析。

一笔画问题

即平面上由曲线段构成的一个图形能不能一笔画成,使得在每条线段上都不重复?例如汉字“日”和“中”字都可一笔画,而“田”和“目”则不能。我们可以构造一个多维空间的无穷个两两相连区域一笔画。

我想大家对“签名”这个词一定都不陌生,拿起笔,刷刷几下,一个突显个性的签名就产生了。但是模仿签名就很困难。因为很多人的签名是一笔画成的,当你模仿时,连接处可能会有空隙,而且这个感觉跟一笔画出来的肯定是不一样。

接下来,我们做一个小游戏,请大家看这个图形:

有点像“回”字,你能不能从某一点出发,不重复地一笔把它画出来?这就是中国民间古老的一笔画游戏。

这类“一笔画”问题中最著名的当属“哥尼斯堡七桥问题”了。

七桥问题

十八世纪的东普鲁士,有一条风景优美的河流,河流汇合处有两座小岛,河上有7座桥,有人关于这7座桥提出了一个问题:一个散步者能否一次走遍7座桥,而且每座桥只通过一次,最后仍回到起始地点。这个问题看起来似乎很简单,然而许多人作过尝试始终没有能找到答案。因此,一群大学生就写信给著名的瑞士数学家欧拉,向他请教如何解决这个七桥问题。

欧拉猜想,也许根本不可能不重复地一次走遍这七座桥,并很快证明了这样的猜想是正确的。

那欧拉是怎样解决这个问题的呢?

聪明的欧拉想到,可以把这四处地点用A,B,C,D四个点来表示,同时将七座桥表示成连结其中两点的七条线,就得到这样一张图。一个人不重复地走遍所有的七座桥,就相当于从图中某一点出发,不重复地一笔画出图来。这样,“七桥问题”就转化为“一笔画”问题了。

欧拉注意到,如果一个图能一笔画成,那么一定有一个起点开始画,也有一个终点。图上其它的点是“过路点”。

这些点有什么特征呢?

“过路点”:“有进有出”的点,有一条边进这点,那么就要有一条边出这点。

“起点”:有出无进。

“终点”:有进无出。

现在对照七桥问题的图,A点连有3条边,B点连有5条边,C点D点各连3条边,所以欧拉得出的结论是这个图肯定不能一笔画成,也就是说要想不重复的走遍这七座桥是不可能的。

图中的每条边都有两个结点,而且互不相交。如果一个图中的任意两个结点,都可以找到图中的某条弧线,把它们连接起来,那么,这样的图就称为连通的。每个结点所连的边的条数叫做这个结点的度数,度数是偶数就称为偶点,度数是奇数则称为奇点。

欧拉的结论用图论的语言叙述,那就是:

如果一个图是连通的并且奇点的个数等于0或2,那么它可以一笔画出;否则它不可以一笔画出。

用所学结论验证下列图形能否一笔画出

答案

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