小学奥数著名问题之_一笔画问题习题集
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一笔画问题(教师必备)
一、欧拉的一笔画原理是:
(1)一笔画必须是连通的(图形的各部分之间连接在一起);
(2)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;
(3)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;
(4)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。
二、顺便补充两点:
(1)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。
(2)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。
三、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,看下面的例题:
1.下列图形分别是几笔画?怎样画?
2.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?
3.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?
4.下图是国际奥林匹克运动会的会标,能一笔画吗?如果能,请你把它画出来。
《数学趣闻集锦》之欧拉与哥尼斯堡七桥问题
拓扑学起源于公元1736年一个著名问题——哥尼斯堡七桥问题——的解决.
哥尼斯堡是位于普
累格河上的一座城市,它包含两个岛屿及连接它们的七座
桥.该河流经城区的这两个岛.岛与河岸之间架
有六座桥,另一座桥则连接着两个
岛.星期天散步已成为当地居民的一种习惯,但试图走过这样的七座桥
,而且每桥
只走过一次却从来没有成功过.但直至引起瑞士数学家欧拉(Leonhar
d Euler,
1707—1783)注意之前,没有人能够解决这个问题.
那时,欧拉正在圣彼得堡为俄国女皇凯瑟琳服务.在解决该问题的过
程中,欧拉创立了一个数学分支,即
后来人们所熟知的拓扑学.他在解哥尼斯堡
七桥问题时,采用了今天人们称之为网络的拓扑学知识.运用
网络,欧拉证明了
要走过哥尼斯堡的七座桥且每桥只通过一次是不可能的.
这一问题
及欧拉对“七桥问题”的研究是图论研究的开始,同时也为拓扑学
的研究提供了一个初等的例子。它开创
了拓扑学研究的先河.拓扑学是一个相对
较新的领域.19世纪,数学家们才开始对它以及其他的非欧几
何开展研究.论
述拓扑学的第一篇论文,写于1847年.
一个网络基本上可以看成是一个问题的图样.哥尼斯堡七桥问题的网络可以图
解如下.
一个网络由顶点和弧线组成.一个可以遍历的网络是指它可以准确一次地穿经
所有的弧线,
但顶点却可以通过任意次数.哥尼斯堡七桥问题的网络顶点,有如上
图所示的A,B,C,D.注意每个
顶点发出的弧线数——A为3,B为5,C为3,
D为3.由于这些数全是奇数,这类顶点我们称之为奇
顶点或奇点.如果一个顶点
发出的弧线数为偶数,我们则称之为偶顶点或偶点.欧拉发现,对于一个可以
遍历
的网络,其奇、偶点具有许多性质.特别地,欧拉注意到:一个奇顶点在这种遍历
式的旅行
中,要么是起点,要么是终点.由于一个遍历的网络只能有一个起点和一
个终点,因而这种网络的奇点数
不能多于两个.然而在哥尼斯堡七桥问题的网络中
却有四个奇点,因而它是不可能被遍历的.
以上网络中哪一个是可以遍历的(即一笔而不重复地画成)?
你能找到穿经每个门各一次且笔不离纸的通道吗?试证明你的结论.
三年级奥数下册:第二讲
从哥尼斯堡七桥问题谈起