古代几何趣味数学故事:哥尼斯堡的七座桥——一笔画问题

哥尼斯堡的七座桥是经典的一笔画问题 。今天就让小编来给同学们带来这个古代趣味数学故事:哥尼斯堡的七座桥——一笔画问题?
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古代几何趣味数学故事:哥尼斯堡的七座桥——一笔画问题

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故事适合年级:小学二年级【哥尼斯堡的七座桥——一笔画问题】趣味小故事:现今的加里宁格勒,旧称哥尼斯堡,是一座历史名城 。
在十八、十九世纪,那里是东普鲁士的首府,曾经诞生和培育过许多伟大的人物 。著名的哲学家,古典唯心主义创始人康德,终生没有离开过哥尼斯堡一步!二十世纪最伟大的数学家之一,德国的希尔伯特,也出生于此地 。
哥城景致迷人,碧波荡漾的普累格河,横贯其境 。在河的中心有一座美丽的小岛 。普河的两条支流,环绕其旁汇成大河,把全城分为下图所示的四个区域:岛区(A),东区
(B),南区(C)和北区(D) 。著名的哥尼斯堡大学,傍倚于两条支流的河旁,使这一秀色怕人的区域,又增添了几分庄重的韵味!有七座桥横跨普累格河及其支流,其中五座把河岸和河心岛连接起来 。这一别致的桥群,古往今来,吸引了众多的游人来此散步!
早在十八世纪以前,当地的居民便热衷于以下有趣的问题:能不能设计一次散步,使得七座桥中的每一座都走过一次,而且只走过一次?这便是著名的哥尼斯堡七桥问题 。这个问题后来变得有点惊心动魄说是有一队工兵,因战略上的需要,奉命要炸掉这七座桥 。命令要求当载着炸药的卡车驶过某座桥时,就得炸毁这座桥,不许遗漏一座!
读者如果有兴趣,完全可以照样子画一张地图,亲自尝试尝试 。不过,要告诉大家的是:想把所有的可能线路都试过一遍是极为困难的!因为各种可能的线路不下于五千种,要想-一试过,真是谈何容易!正因为如此,七桥问题的解答便众说纷纭:有人在屡遭失败之后,倾向于否定满足条件的解答的存在;另一些人则认为,巧妙的答案是存在的,只是人们尚未发现而已,这在人类智慧所未及的领域,是很常见的事!
问题的魔力,竟然吸引了天才的欧拉(Euler,17071733) 。这位年轻的瑞士数学家,以其独具的慧眼,看出了这个似乎是趣味几何问题的潜在意义 。
公元1736年,29岁的欧拉向圣彼得堡科学院递交了一份题为《哥尼斯堡的七座桥》的论文 。论文的开头是这样写的:“讨论长短大小的几何学分支,一直被人们热心地研究着 。但是还有一个至今几乎完全没有探索过的分支;莱布尼兹最先提起过它,称之"位置的几何学' 。这个几何学分支讨论只与位置有关的关系,研究位置的性质;它不去考虑长短大小,也不牵涉到量的计算 。但是至今未有过令人满意的主义,来刻划这门位置几何学的课题和方法 。
接着,数学家欧拉运用他那娴熟的变换技巧,如同下图,把哥尼斯堡七桥问题变为读者所熟悉的,简单的几何图形的“一笔画"问题:即能否笔不离纸,一笔画但又不重复地画完以下的图形?
古代几何趣味数学故事:哥尼斯堡的七座桥——一笔画问题

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阿尔法趣味数学小课堂:一笔画问题读者不难发现:右图中的点A、B c.D,相当于七桥问题中的四块区域;而图中的孤线,则相当于连接各区域的桥 。
聪明的欧拉,正是在上述基础上,经过悉心研究,确立了著名的“一笔画原理”,从而成功地解决了哥尼斯堡七桥问题 。不过,要弄清欧拉的特有思路,我们还得从“网络”的连通性讲起 。所谓网络,是指某些由点和线组成的图形,网络中的线弧都有两个端点,而且互不相交 。如果一个网络中的任意两点,都可以找到网络中的某条弧线,把它们连接起来,那么,这样的网络就称为连通的 。连通的网络简称脉络 。显然,下面的三个图中,图1不是网络,因为它仅有的一条弧线只有一个端点;图1也不是网络,因为它中间的两条弧线相交,而交点却非顶点;图皿虽是网络,但却不是连通的 。而七桥问题的图形,则不仅是网络,而且是脉络!
古代几何趣味数学故事:哥尼斯堡的七座桥——一笔画问题

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网络的点如果有奇数条的弧线交汇于它,这样的点称为奇点 。反之,称为偶点 。