七座橋故事

拓?fù)洹保═opology)一詞來(lái)源于希臘文样勃,它的原意是“形狀的研究”。拓?fù)鋵W(xué)是幾何學(xué)的一個(gè)分支离例,它研究在拓?fù)渥儞Q下能夠保持不變的幾何屬性——拓?fù)鋵傩裕ㄍ負(fù)鋵傩裕阂粋€(gè)點(diǎn)在一個(gè)弧段的端點(diǎn),一個(gè)點(diǎn)在一個(gè)區(qū)域的邊界上;非拓?fù)鋵傩裕簝牲c(diǎn)之間的距離脑融,弧段的長(zhǎng)度,區(qū)域的周長(zhǎng)缩宜、面積)肘迎。

結(jié)點(diǎn)甥温?節(jié)點(diǎn)?妓布?

記得南開(kāi)大學(xué)的顧教授曾在一篇有關(guān)數(shù)學(xué)文化課提到這么一個(gè)例子:

“哥尼斯堡是歐洲一個(gè)美麗的城市姻蚓,有一條河流經(jīng)該市,河中有兩個(gè)小島匣沼,島與兩岸間狰挡,島與島間有七座橋相連。人們晚飯后沿河散步時(shí)释涛,常常走過(guò)小橋來(lái)到島上加叁,或到對(duì)岸。一天唇撬,有人想出一種游戲來(lái)它匕,他提議不重復(fù)地走過(guò)這七座橋,看看誰(shuí)能先找到一條路線窖认。這引起許多人的興趣豫柬,但嘗試的結(jié)果,沒(méi)有一個(gè)人能夠做到扑浸。不是少走了一座橋烧给,就是重復(fù)走了一座橋。

多次嘗試失敗后喝噪,有人寫(xiě)信求教于當(dāng)時(shí)的大數(shù)學(xué)家歐拉础嫡。歐拉思考后,首先把島和岸都抽象成“點(diǎn)”仙逻,把橋抽象成線驰吓。然后歐拉把哥尼斯堡七橋問(wèn)題抽象成“一筆畫(huà)問(wèn)題”:筆尖不離開(kāi)紙面,一筆畫(huà)出給定圖形系奉,不允許重復(fù)任何一條線檬贰,這簡(jiǎn)稱為“一筆畫(huà)”。需要解決的問(wèn)題是:找到“一個(gè)圖形可以一筆畫(huà)”的充分必要條件缺亮,并且對(duì)可以一筆畫(huà)的圖形翁涤,給出一筆畫(huà)的方法。

歐拉經(jīng)過(guò)研究萌踱,完滿地解決了上述問(wèn)題葵礼,并且寫(xiě)成論文,在彼得堡科學(xué)院的講臺(tái)上宣讀并鸵。歐拉把圖形上的點(diǎn)分成兩類:注意到每個(gè)點(diǎn)都是若干條線的端點(diǎn)鸳粉,如果以某點(diǎn)為端點(diǎn)的線有偶數(shù)條,就稱此點(diǎn)為偶節(jié)點(diǎn)园担;如果以某點(diǎn)為端點(diǎn)的線有奇數(shù)條届谈,就稱此點(diǎn)為奇節(jié)點(diǎn)枯夜。要想不重復(fù)地一筆畫(huà)出某圖形,那么除去起始點(diǎn)和終止點(diǎn)兩個(gè)點(diǎn)外艰山,其余每個(gè)點(diǎn)湖雹,如果畫(huà)進(jìn)去一條線,就一定要畫(huà)出來(lái)一條線曙搬,從而都必須是偶節(jié)點(diǎn)摔吏。于是“一筆畫(huà)”的必要條件是“圖形中的奇節(jié)點(diǎn)不多于兩個(gè)”。反之也對(duì):如果圖形中的奇節(jié)點(diǎn)不多于兩個(gè)纵装,就一定能完成一筆畫(huà)征讲。當(dāng)圖形中有兩個(gè)奇節(jié)點(diǎn)時(shí),以其中一個(gè)為起始點(diǎn)搂擦,另一個(gè)為終止點(diǎn)稳诚,就能完成一筆畫(huà)。當(dāng)圖形中沒(méi)有奇節(jié)點(diǎn)時(shí)瀑踢,則從任何一個(gè)點(diǎn)起始都可以完成一筆畫(huà)。(不會(huì)出現(xiàn)圖形中只有一個(gè)奇節(jié)點(diǎn)的情況才避,因?yàn)槊織l線都有兩個(gè)端點(diǎn)橱夭。)這樣,歐拉就得出了圖形可以一筆畫(huà)的充分必要條件:圖形中的奇節(jié)點(diǎn)不多于兩個(gè)桑逝。再由此看哥尼斯堡七橋問(wèn)題棘劣,圖形中有四個(gè)奇節(jié)點(diǎn),因此該圖形不能一筆畫(huà)楞遏。難怪對(duì)于“不重復(fù)地走過(guò)七座橋”的游戲茬暇,所有的嘗試都失敗了。

從這個(gè)例子中寡喝,我們深刻地感到數(shù)學(xué)抽象的強(qiáng)大威力糙俗,它也開(kāi)創(chuàng)了拓?fù)鋵W(xué)的先河≡蓿”

(原文可見(jiàn):http://www.edu.cn/jxyj_5312/20060901/t20060901_194497.shtml)

從上文理解來(lái)看巧骚,節(jié)點(diǎn)就應(yīng)該是端點(diǎn)的意思。

http://wenda.so.com/q/1484215006723883

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