浅谈一笔画问题

玛丽莲梦兔
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2020年11月12日 00:28
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2020年11月12日发(作者:强运开)







浅谈一笔画问题
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浅谈一笔画问题
摘要:一笔画问题是一个几何问题,传统意义上的 几何学是研究图形
的形状大小等性质,而存在一些几何问题,它们所研究的对象与图形的形
状和 线段的长短没关系,而只和线段的数目和它们之间的连接关系有关,
比如一笔画问题就是如此。一笔画问 题是一个简单的数学游戏,即平面上
由曲线段构成的一个图形能不能一笔画成,使得在每条线段上都不重 复例
如汉字‘日’和‘中’字都可以一笔画的,而‘田’和‘目’则不能。

关键词:一笔画 规律 原理

早在18世纪,瑞士的着名数学家欧拉就 找到了一笔画的规律。欧拉认
为,能一笔画的图形必须是连通图。连通图就是指一个图形各部分总是有< br>边相连的. 但是,不是所有的连通图都可以一笔画的。能否一笔画是由图
的奇、偶点的数目来决 定的。一笔画问题是图论中一个着名的问题。一笔
画问题起源于柯尼斯堡七桥问题。数学家欧拉在他17 36年发表的论文《柯
尼斯堡的七桥》中不仅解决了七桥问题,也提出了一笔画定理,顺带解决
了一笔画问题。一般认为,欧拉的研究是图论的开端。与一笔画问题相对
应的一个图论问题是哈密顿问题 。

一、一笔画规律

数学家欧拉找到一笔画的规律是:

(一)凡是由偶点组成的连通图,一定可以一笔画成。画时可以把任一
偶点为起点,最后一 定能以这个点为终点画完此图。

(二)凡是只有两个奇点的连通图(其余都为偶点),一 定可以一笔画
成。画时必须把一个奇点为起,,另一个奇点终点。

(三)其他情况的图都不能一笔画出。(有偶数个奇点除以二便可算出
此图需几笔画成)




比如附图:(a)为(1)情况,因此可以一笔画成 ;(b)(c)
(d)则没有符合以上两种情况,所以不能一笔画成。

补充:相关名词的含义

◎顶点与指数:设一个平面图形是由有限个点及有限条弧组成 的,这
些点称为图形的顶点,从任一顶点引出的该图形的弧的条数,称为这个顶
点的指数。
◎奇顶点:指数为奇数的顶点。

◎偶顶点:指数为偶数的顶点。

二、一笔画原理

(一)一笔画必须是连通的(图形的各部分之间连接在一起);

(二)没有奇点的连通图形是一笔画,画时可以以任一偶点为起点,最后
仍回到这点;

(三)只有两个奇点的连通图形是一笔画,画时必须以一个奇点为起点,
以另一个奇点为终点;

(四)奇点个数超过两个的图形不是一笔画

利用一笔画原理,七桥问题很容易解 决。因为图中A,B,C,D都是奇
点,有四个奇点的图形不是一笔画,所以一个散步者不可能不重复地 一次
走遍这七座桥。

三、顺便补充两点:

(一)一个图形的奇点数目一定是偶数

因为图形中的每条线都有两个端点,所以图形中所有 端点的总数必
然是偶数。如果一个图形中奇点的数目是奇数,那么这个图形中与奇点
相连接的端 点数之和是奇数(奇数个奇数之和是奇数),与偶点相连的线
的端点数之和是偶数(任意个偶数之和是偶 数),于是得到所有端点的总



数是奇数,这与前面的结论矛盾。所以一个图形的奇点数目一定是偶
数。

(二)有K个奇点的图形要K÷2笔才能画成

例如:下页左上图中的房子共有B,E,F,G ,I,J六个奇点,所以
不是一笔画。如果我们将其中的两个奇点间的连线去掉一条,那么这两
个奇点都变成了偶点,如果能去掉两条这样的连线,使图中的六个奇点
变成两个,那么新图形就是一笔画 了。将线段GF和BJ去掉,剩下I和
E两个奇点(见右下图),这个图形是一笔画,再添上线段GF和 BJ,共需
三笔,即(6÷2)笔画成。


一个K(K>1)笔画最少要 添加几条连线才能变成一笔画呢我们知道K
笔画有2K个奇点,如果在任意两个奇点之间添加一条连线, 那么这两个奇
点同时变成了偶点。如左下图中的B,C两个奇点在右下图中都变成了偶
点。所以 只要在K笔画的2K个奇点间添加(K-1)笔就可以使奇点数目减少
为2个,从而变成一笔画。


到现在为止,我们已经学会了如何判断一笔画和多笔画,以及怎样添加
连线将 多笔画变成一笔画。



四、巩固练习

(一)下列图形分别是几笔画怎样画


(二)能否用剪刀从左下图中一次连续剪下三个正方形和两个三角形


(三)从A点出发,走遍右上图中所有的线段,再回到A点,怎样走才
能使重复走的路程最短


参考文献:

[1]杜学知.小学趣味数学

[2]胡作玄.数学是什么

[3]网上查阅

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