數學遊戲一筆畫
最近玩了一個好玩的小遊戲—一筆畫。所謂一筆畫就是一筆把一個圖形畫出來。下面就是一個簡單的題目。
在200多年前,有個年輕人叫歐拉,他輕鬆解決了類似問題,並據此寫成論文《哥尼斯堡的七橋》,這篇論文開啟了一個數學分支。
哥尼斯堡有條河,河中央有兩個小島,為了方便居民往裡,一共建造了七座小橋,縱橫交錯,於是有不少人開始嘗試,能否不重複地走完所有的橋?
歐拉很忙啊,哪能親自去走個試試,再說也沒必要那麼麻煩啊。數學家嘛,善於簡化問題,建立模型,以模型來分析問題。
第一步就必須從實際問題中跳出來,首先建立一個模型。
所有的橋,我們把橋想像成路,圓點代表島嶼(節點)對吧,於是問題就轉變成這個圖形中,是否能找到一種走法——能夠不重複走遍所有路?下面這個模型我們稱邊為偶數的點為偶數點,邊為奇數的點為奇數點。
模型建好後,我們想一想,如果可以走的話,那麼這個路徑應該會有什麼樣的特點呢?
路嘛,有進有出才不會堵死,要求不能重複走,那就必須是偶數才可以啊。如果所有的點都是偶數點(可進可出),那麼肯定可以走一遍。
好啦,問題解決一半啦,我們可以把這些偶數點的情況仍在一邊不管它了。
有奇數點的情況是怎麼樣呢?
我們想一想,這個奇數點會成對的出現(多一個橋的話就會有兩個偶數點變成奇數點),奇數點呢只能出或者只能進,所以有奇數點的話,這個點必須一個作起點,一個作終點。
如果只有兩個奇數點的話,一個進一個出,當然就可以不重複的走一遍;
但是當奇數點多於兩個的時候,多的奇數點只能進不能出(進去出不來),肯定行不通啦。
好了,到此問題都解決啦。
是不是很簡單。
總結:
會有以下幾種情況:
一筆畫問題,就是數一數每一個點的邊數。
如果全部是偶數點,則從任意一點出發可以走一個圈回到出發點,用任意一個點做起點和終點即可;
如果兩個奇數點,用其中一個點做起點,另一個點做終點即可。
如果奇數點多於2個,那麼對不起,此路不通。
而哥尼斯堡的七橋問題中,4個點都是奇數點,當然是無法一筆畫出了——答案居然是無解!
小結:
我們通過建立一個合適的模型,簡化問題,轉換思路,把路徑問題轉化為數奇數點問題,輕而易舉的解決了這個麻煩。


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