一笔画问题
發(fā)現(xiàn)這個(gè)問題很有必要,就搜集了些資料.....如下:
【一筆畫問題的簡(jiǎn)介】 一筆畫是一個(gè)幾何問題,傳統(tǒng)意義上的幾何學(xué)是研究圖形的形狀大小等性質(zhì),而存在一些幾何問題,它們所研究的對(duì)象與圖形的形狀和線段的長(zhǎng)短沒關(guān)系,而只和線段的數(shù)目和它們之間的連接關(guān)系有關(guān),比如一筆畫問題就是如此。
【一筆畫問題的規(guī)律】
早在18世紀(jì),瑞士的著名數(shù)學(xué)家歐拉就找到了一筆畫的規(guī)律。歐拉認(rèn)為,能一筆畫的圖形必須是連通圖。連通圖就是指一個(gè)圖形各部分總是有邊相連的.但是,不是所有的連通圖都可以一筆畫的。能否一筆畫是由圖的奇、偶點(diǎn)的數(shù)目來決定的。
數(shù)學(xué)家歐拉找到一筆畫的規(guī)律是:
■⒈凡是由偶點(diǎn)組成的連通圖,一定可以一筆畫成。畫時(shí)可以把任一偶點(diǎn)為起點(diǎn),最后一定能以這個(gè)點(diǎn)為終點(diǎn)畫完此圖。
■⒉凡是只有兩個(gè)奇點(diǎn)的連通圖(其余都為偶點(diǎn)),一定可以一筆畫成。畫時(shí)必須把一個(gè)奇點(diǎn)為起點(diǎn),另一個(gè)奇點(diǎn)終點(diǎn)。
■⒊其他情況的圖都不能一筆畫出。(有偶數(shù)個(gè)奇點(diǎn)除以二便可算出此圖需幾筆畫成。)
比如附圖:(a)為(1)情況,因此可以一筆畫成;(b)(c)(d)則沒有符合以上兩種情況,所以不能一筆畫成。
■補(bǔ)充:相關(guān)名詞的含義
◎頂點(diǎn)與指數(shù):設(shè)一個(gè)平面圖形是由有限個(gè)點(diǎn)及有限條弧組成的,這些點(diǎn)稱為圖形的頂點(diǎn),從任一頂點(diǎn)引出的該圖形的弧的條數(shù),稱為這個(gè)頂點(diǎn)的指數(shù)。
◎奇頂點(diǎn):指數(shù)為奇數(shù)的頂點(diǎn)。
◎偶頂點(diǎn):指數(shù)為偶數(shù)的頂點(diǎn)
【一筆畫問題規(guī)律的證明】
先定義能一筆畫出并回到起點(diǎn)的圖為歐拉圖,連通就是說任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間可以找到一條連接它們的線。這個(gè)要求看來很重要,直觀方法中與這一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的是說原圖本身不能是分成多個(gè)的■證明
設(shè)G為一歐拉圖,那么G顯然是連通的。另一方面,由于G本身為一閉路徑,它每經(jīng)過一個(gè)頂點(diǎn)一次,便給這一頂點(diǎn)增加度數(shù)2,因而各頂點(diǎn)的度均為該路徑經(jīng)歷此頂點(diǎn)的次數(shù)的兩倍,從而均為偶數(shù)。反之,設(shè)G連通,且每個(gè)頂點(diǎn)的度均為偶數(shù),欲證G為一歐拉圖。為此,對(duì)G的邊數(shù)歸納。當(dāng)m = 1時(shí),G必定為單結(jié)點(diǎn)的環(huán),顯然這時(shí)G為歐拉圖。設(shè)邊數(shù)少于m的連通圖,在頂點(diǎn)度均為偶數(shù)時(shí)必為歐拉圖,現(xiàn)考慮有m條邊的圖G。設(shè)想從G的任一點(diǎn)出發(fā),沿著邊構(gòu)畫,使筆不離開圖且不在構(gòu)畫過的邊上重新構(gòu)畫。由于每個(gè)頂點(diǎn)都是偶數(shù)度,筆在進(jìn)入一個(gè)結(jié)點(diǎn)后總能離開那個(gè)結(jié)點(diǎn),除非筆回到了起點(diǎn)。在筆回到起點(diǎn)時(shí),它構(gòu)畫出一條閉路徑,記為H。從圖G中刪去H的所有邊,所得圖記為G’,G’未必連通,但其各頂點(diǎn)的度數(shù)仍均為偶數(shù).考慮G的各連通分支,由于它們都連通,頂點(diǎn)度數(shù)均為偶數(shù),而邊數(shù)均小于m,因此據(jù)歸納假設(shè),它們都是歐拉圖。此外,由于G連通,它們都與H共有一個(gè)或若干個(gè)公共頂點(diǎn),因此,它們與H一起構(gòu)成一個(gè)閉路徑。這就是說,G是一個(gè)歐拉圖。
【七橋問題與歐拉定理】 七橋問題和歐拉定理。歐拉通過對(duì)七橋問題的研究,不僅圓滿地回答了哥尼斯堡居民提出的問題,而且得到并證明了更為廣泛的有關(guān)一筆畫的三條結(jié)論,人們通常稱之為歐拉定理。對(duì)于一個(gè)連通圖,通常把從某結(jié)點(diǎn)出發(fā)一筆畫成所經(jīng)過的路線叫做歐拉路。人們又通常把一筆畫成回到出發(fā)點(diǎn)的歐拉路叫做歐拉回路。具有歐拉回路的圖叫做歐拉圖。
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總結(jié)
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