什么是最著名的是七桥问题（欧拉解答）?
来源：学生作业帮助网 编辑：六六作业网 时间：2024/12/19 09:29:27
什么是最著名的是七桥问题（欧拉解答）?
什么是最著名的是七桥问题（欧拉解答）?
什么是最著名的是七桥问题（欧拉解答）?
8世纪著名古典数学问题之一.在哥尼斯堡的一个公园里,有七座桥将普雷格尔河中两个岛及岛与河岸连接起来(如图).问是否可能从这四块陆地中任一块出发,恰好通过每座桥一次,再回到起点?欧拉于1736年研究并解决了此问题,他把问题归结为如下右图的“一笔画”问题,证明上述走法是不可能的.
有关图论研究的热点问题.18世纪初普鲁士的哥尼斯堡,有一条河穿过,河上有两个小岛,有七座桥把两个岛与河岸联系起来（如左图上）.有个人提出一个问题：一个步行者怎样才能不重复、不遗漏地一次走完七座桥,最后回到出发点后来大数学家欧拉把它转化成一个几何问题（如左图下）——一笔画问题.他不仅解决了此问题,且给出了连通图可以一笔画的重要条件是它们是连通的,且奇顶点(通过此点弧的条数是奇数)的个数为0或2.
编辑本段推断方法 当Euler在1736年访问Konigsberg,Prussia(now Kaliningrad Russia)时,他发现当地的市民正从事一项非常有趣的消遣活动.Konigsberg城中有一条名叫Pregel的河流横经其中,这项有趣的消遣活动是在星期六作一次走过所有七座桥的散步,每座桥只能经过一次而且起点与终点必须是同一地点.
Euler把每一块陆地考虑成一个点,连接两块陆地的桥以线表示
著名数学家欧拉
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后来推论出此种走法是不可能的.他的论点是这样的,除了起点以外,每一次当一个人由一座桥进入一块陆地（或点）时,他（或她）同时也由另一座桥离开此点.所以每行经一点时,计算两座桥（或线）,从起点离开的线与最后回到始点的线亦计算两座桥,因此每一个陆地与其他陆地连接的桥数必为偶数.
七桥所成之图形中,没有一点含有偶数条数,因此上述的任务无法完成.
欧拉的这个考虑非常重要,也非常巧妙,它正表明了数学家处理实际问题的独特之处——把一个实际问题抽象成合适的“数学模型”.这种研究方法就是“数学模型方法”.这并不需要运用多么深奥的理论,但想到这一点,却是解决难题的关键.
接下来,欧拉运用图中的一笔画定理为判断准则,很快地就判断出要一次不重复走遍哥尼斯堡的7座桥是不可能的.也就是说,多少年来,人们费脑费力寻找的那种不重复的路线,根本就不存在.一个曾难住了那么多人的问题,竟是这么一个出人意料的答案!
编辑本段最终成果 问题提出后,很多人对此很感兴趣,纷纷进行试验,但在相当长的时间里,始终未能解决.而利用普通数学知识,每座桥均走一次,那这七座桥所有的走法一共有5040种,而这么多情况,要一一试验,这将会是很大的工作量.但怎么才能找到成功走过每座桥而不重复的路线呢?因而形成了著名的“哥尼斯堡七桥问题”.
1735年,有几名大学生写信给当时正在俄罗斯的彼得斯堡科学院任职的天才数学家欧拉,请他帮忙解决这一问题.欧拉在亲自观察了哥尼斯堡七桥后,认真思考走法,但始终没能成功,于是他怀疑七桥问题是不是原本就无解呢?
1736年,在经过一年的研究之后,29岁的欧拉提交了《哥尼斯堡七桥》的论文,圆满解决了这一问题,同时开创了数学新一分支---图论.
在论文中,欧拉将七桥问题抽象出来,把每一块陆地考虑成一个点,连接两块陆地的桥以线表示.并由此得到了如图一样的几何图形.若我们分别用A、B、C、D四个点表示为哥尼斯堡的四个区域.这样著名的“七桥问题”便转化为是否能够用一笔不重复的画出过此七条线的问题了.若可以画出来,则图形中必有终点和起点,并且起点和终点应该是同一点,由于对称性可知由A或C为起点得到的效果是一样的,若假设以A为起点和终点,则必有一离开线和对应的进入线,若我们定义进入A的线的条数为入度,离开线的条数为出度,与A有关的线的条数为A的度,则A的出度和入度是相等的,即A的度应该为偶数.即要使得从A出发有解则A的度数应该为偶数,而实际上A的度数是3为奇数,于是可知从A出发是无解的.同时若从B或D出发,由于B、D的度数分别是5、3,都是奇数,即以之为起点都是无解的.
有上述理由可知,对于所抽象出的数学问题是无解的,即“七桥问题”也是无解的.