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歐拉是如何將這生活的趣味問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題的呢?又是如何證明要想一次走過這七座橋是不可能的呢? 歐拉的方法十分巧妙:他用點(diǎn)A、B、C、D表示哥尼斯堡城的四個地區(qū)C (島區(qū))、B (北區(qū))、D (東區(qū))、A (南區(qū));七座橋看成這四個點(diǎn)的連線,用1, 2, 3, 4, 5, 6, 7七個數(shù)字表示,如上圖。 這樣“七橋問題”就轉(zhuǎn)化為是否能用一筆不重復(fù)地畫出下圖。 假設(shè)可以畫出來,則圖形中必有一個起點(diǎn)和一個終點(diǎn),如果這兩個點(diǎn)不重合,則與起點(diǎn)或終點(diǎn)相交的線都必是奇數(shù)條(稱奇點(diǎn)),如果起點(diǎn)與終點(diǎn)重合,則與之相交的線必是偶數(shù)條(稱偶點(diǎn)),而除了起點(diǎn)與終點(diǎn)外的點(diǎn)也必是“偶點(diǎn)”(里面的原因請讀者想一想)。 若一個圖形可以一筆畫岀來,須滿足如下兩個條件: (1) 圖形必須是連通的(圖中的任一點(diǎn)通過一些線一定能到達(dá)其他任意一點(diǎn))。 (2) 圖中的“奇點(diǎn)”數(shù)只能是0或2, 我們也可依此來檢驗(yàn)圖形是否可一筆畫出。 回頭來看看“七橋問題”,圖中的4個點(diǎn)全都是“奇點(diǎn)”,因此不能一筆畫岀,即,不可能不重復(fù)地走過七座橋。 歐拉并未輕視這個生活中的小問題。經(jīng)過一年的研究,29歲的歐拉于1736年向彼得堡科學(xué)院遞交了一份題為《哥尼斯堡的七座橋》的論文,不僅圓滿地解決了這一問題,同時還開創(chuàng)了數(shù)學(xué)的一個新分支——圖論。 |
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