一笔画问题
發現這個問題很有必要,就搜集了些資料.....如下:
【一筆畫問題的簡介】 一筆畫是一個幾何問題,傳統意義上的幾何學是研究圖形的形狀大小等性質,而存在一些幾何問題,它們所研究的對象與圖形的形狀和線段的長短沒關系,而只和線段的數目和它們之間的連接關系有關,比如一筆畫問題就是如此。
【一筆畫問題的規律】
早在18世紀,瑞士的著名數學家歐拉就找到了一筆畫的規律。歐拉認為,能一筆畫的圖形必須是連通圖。連通圖就是指一個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、偶點的數目來決定的。
數學家歐拉找到一筆畫的規律是:
■⒈凡是由偶點組成的連通圖,一定可以一筆畫成。畫時可以把任一偶點為起點,最后一定能以這個點為終點畫完此圖。
■⒉凡是只有兩個奇點的連通圖(其余都為偶點),一定可以一筆畫成。畫時必須把一個奇點為起點,另一個奇點終點。
■⒊其他情況的圖都不能一筆畫出。(有偶數個奇點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。
■補充:相關名詞的含義
◎頂點與指數:設一個平面圖形是由有限個點及有限條弧組成的,這些點稱為圖形的頂點,從任一頂點引出的該圖形的弧的條數,稱為這個頂點的指數。
◎奇頂點:指數為奇數的頂點。
◎偶頂點:指數為偶數的頂點
【一筆畫問題規律的證明】
先定義能一筆畫出并回到起點的圖為歐拉圖,連通就是說任意兩個節點之間可以找到一條連接它們的線。這個要求看來很重要,直觀方法中與這一點對應的是說原圖本身不能是分成多個的■證明
設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,它每經過一個頂點一次,便給這一頂點增加度數2,因而各頂點的度均為該路徑經歷此頂點的次數的兩倍,從而均為偶數。反之,設G連通,且每個頂點的度均為偶數,欲證G為一歐拉圖。為此,對G的邊數歸納。當m = 1時,G必定為單結點的環,顯然這時G為歐拉圖。設邊數少于m的連通圖,在頂點度均為偶數時必為歐拉圖,現考慮有m條邊的圖G。設想從G的任一點出發,沿著邊構畫,使筆不離開圖且不在構畫過的邊上重新構畫。由于每個頂點都是偶數度,筆在進入一個結點后總能離開那個結點,除非筆回到了起點。在筆回到起點時,它構畫出一條閉路徑,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,但其各頂點的度數仍均為偶數.考慮G的各連通分支,由于它們都連通,頂點度數均為偶數,而邊數均小于m,因此據歸納假設,它們都是歐拉圖。此外,由于G連通,它們都與H共有一個或若干個公共頂點,因此,它們與H一起構成一個閉路徑。這就是說,G是一個歐拉圖。
【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一筆畫的三條結論,人們通常稱之為歐拉定理。對于一個連通圖,通常把從某結點出發一筆畫成所經過的路線叫做歐拉路。人們又通常把一筆畫成回到出發點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
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