我想知道七桥问题

如题所述

18 世纪东普鲁士哥尼斯堡有条普莱格尔河横贯城区。这条河流有两条支
流,在城中心汇成大河,中间是岛区。两个岛与河两岸建有七座桥把它们联
系起来(如图所示)。
哥尼斯堡的大学生们提出这样的问题:一个人能否从任何一处为出发
点,一次相继走遍这七座桥,且每桥只能走一次,然后重返到起点。即所谓
七桥问题。
大学生们现场进行了多次步行尝试,终无一人取得成功。于是他们就写
信给当时著名的大数学家欧拉,请他帮助解决这个问题。
1736 年欧拉研究了这一问题。他把人们步行过桥的问题,抽象成为一个
“一笔画”问题。他是这样想的:岛 B 与半岛 D 无非是桥梁的连接地点,两
岸陆地 A 与 C 也是桥梁通往的地点,这就不妨把这四处地点缩小,抽象为四
个点 A、B、C、D,而把七座桥抽象成七条线段,显然未改变问题的实质。这
样,原来的七桥问题,就抽象、概括成:能否一笔且无重复地画出图中右边

图形的问题。这个一笔画的几何图形,就是“七桥问题”的数学模型。这个
问题在拓扑学的历史发展中占有重要的地位。
接着,欧拉考虑了“一笔画”的结构特征。按照“一笔画”中每一点交
会的曲线段数的奇、偶数来分,有:
①至多有两个点(即起点和终点)有可能通过奇数条曲线段;
②其它的任何一个中间点(交点),每次总是沿着一条曲线段到达这点,
紧接着又必须沿另一条曲线段离开这点(用以满足“无重复”的要求)。因
此,在这些中间点交会的曲线段必为偶数条;
③由于现在所要做的是封闭图形(即终点与起点必须重合),因此,可
以一笔且无重复地画出某一图形的条件(充要条件)是:图中各中间点的曲
线段总是偶数条。
然而,现在得出的图形中的四个交点 A、B、C、D 处所通过的曲线段都是
奇数条,这就不符合“一笔画”所具有的特征。因此,可以断言这一图形是
不可能一笔且无重复地画出。也就是说,所提的“七桥问题”不可能实现。
可以看出,欧拉正是运用了数学抽象的方法,把具体的“七桥问题”概
括为一种数学结构关系,即相应的数学模型。这种数学结构(或数学模型),
已经扬弃了具体事物中的非木质属性(如岛、河岸、桥等等),仅保留了对
象的量的特征。这种通过抽象、概括以建立客观事物的数学模型(即数学关
系结构)来揭示事物的本质特征及规律的方法,叫“数学模型方法”。
“七桥问题”的模型化方法的思路,可用下列框图表示:分析综合策略
及证题方法
分析与综合是抽象思维的基本方法,也是数学学习中最基本的方法。它
们同对比、分类、类比、归纳和演绎等方法并不是相互平行、完全独立的,
而是彼此联系、相互渗透的,在类比和归纳中要运用分析,在比较分类中就
有综合;而分析综合中又离不开比较、归纳和演绎等。
所谓分析,是将被研究对象的整体分为各个部分、方面、因素和层次,
并分别加以考察认识的一种思维方法,即由整体分解为部分的一种思维方
法,从心理学的角度看,分析过程是当划分的对象刺激大脑皮层时,引起大
脑皮层的兴奋和抑制,大脑皮层的兴奋和抑制就是分析的心理过程的生理基
础,从而把被认识的对象划分出不同的个体形式。
所谓综合,是将已有的关于研究对象的各个部分、方面、因素和层次的
认识联结起来,形成一个整体认识的一种思维方法,即由部分联合为整体的
一种思维方法。从心理学的角度看,综合过程是把分析过程大脑皮层的兴奋
和抑制的暂时神经联系接通,这两种神经联系的接通就是综合的心理过程的
生理基础,它把分析出来的不同的个体形式联合起来。
分析与综合是对立的统一,它们互相依存、互相渗透、互相转化。思维
既把相互联系的要素联合为一个统一体。同样也把意识的对象分解为它的要
素。没有分析就没有综合。分析的结果,也就是综合的出发点。科学认识的
发展总是沿着分析——综合——新的分析——新的综合……的轨道不断前进
的。
在逻辑学中,分析与综合都是思维的方法、发现的方法,是创造性思维
形式的要素,而不是证明的方法,应和数学中讲的两种推理和证明的方法:
“分析法”和“综合法”有所区别。分析与综合虽然不是完全独立的思维方
法,但鉴于它们不仅是科学研究的方法,而且也是一种学习方法,并具有其

心理特征。为了在数学学习中更好地理解和运用分析与综合的抽象思维方
法,特对它们作些必要的单独讨论。
在数学学习中,把分析与综合的思维方法运用到逻辑证明上,就形成了
数学证明中的分析证法与综合证法。
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第1个回答  2012-09-22
18世纪的欧洲,有一位伟大的数学家,全欧洲的科学家都以他为师表,都称自己是他的学生,他就是大数学家欧拉。
1736年,为欧拉在彼得堡担任教授时,他解决了一个有趣的“七桥问题”,这个趣题一直流传到现在,并相信它是拓朴学产生的萌芽。
当时与普鲁士首府哥尼斯堡有一条普雷格尔河,这条河有两个支流,还有一个河心岛,共有七座桥把两岸和岛连起来。

有一天,人们教学的时候,有人提出一个问题:“如果每座桥走一次且只走一次,又回到原来地点,应该怎么走?”当时没有一个人能找到答案。
这个问题传到住在彼得堡的欧拉耳中,当然,他不会去哥尼斯堡教学,而是把问题画成一张图:小岛、河岸画成点,桥画成连结点的线,他考虑:如果能从一个点开始用笔沿线画(就像人过桥一样)笔不准离开纸(人连续走路),同一条线不准画两遍(每个桥只经过一次),所有线都画完,最后能否回到原来的出发点?这就是“一笔画”问题。

欧拉意识到他所研究的几何问题是一种新的几何学,所研究的图形与形状和大小无关,最重要的是位置怎样用弧连结,这张图就是一个网络。
欧拉为什么能抽象出这张图呢?是他利用了几何的抽象化和理想化来观察生活,初一几何开始讲点、线、面,这些几何概念是从现实中抽象化和理想化而来,笔尖点在纸上是一个点。
在地图上一个城市是一个点,在欧拉眼中,岛和陆地抽象成点,马路可看成线,欧拉眼中,桥抽象成线,直线是笔直的生活中没有完全精确的笔直线,这是理想化了,正因为数学的这种抽象,才使数学具有“应用的广泛性”这一特点。
欧拉怎样解决的这个问题呢?若一个顶点发出的弧的条数为奇数时,称为奇顶点;发生的弧的条数为偶数时,称为偶顶点,一笔画一定有一个起点、一个终点和一定数目的通过点,分两种情况考虑:
第一种:起点和终点不是同一点,把集中在起点的所有弧画完为止,有进有出,最后一笔必须画出去,所以起点必须是奇顶点;另一方面把集中在终点的所有弧线画完为止,最后一笔必须画进来,因此,终点也必须是奇顶点;其它经过的点,有几条弧画进来,必有同样多的弧画出去,必是偶顶点。
第二种:起点和终点为同一点,又画出去,又画进来,必为偶顶点,其它顶点有进有出也都是偶顶点,因此,欧位得出以下结论:
1.全是偶顶点的网络可以一笔画。
2.能一笔画的网络的奇顶点数必为0或2。
3.如果一个网络有两个奇顶点,它就可以一笔画,但最后不能回到原来的出发点,这时,必须从一个奇顶点出发,然后回到另一个奇顶点。
用欧拉的发现去分析七桥问题,这张图上的A、B、C、D全是奇顶点,因此,不能一笔画,所以,游人一次走遍七桥是不可能的。
第2个回答  2012-04-19
一笔画总题
当每个顶点由奇数条线段连接,那么这个点称为奇点;
当每个顶点由偶数条线段连接,那么这个点称为偶点;
当一个图形的顶点全部是偶点,那么这个图形可以从任何一个偶点开始画,再以这个偶点作为结束;
当一个图形的顶点有两个或两个以下的奇点,其余全部是偶点的话,可以由一个奇点作为起点,另一个奇点作为终点一笔画;
当一个图形的顶点有两个以上(不包括两个)的奇点,不能一笔画;
相离图形不能一笔画。
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第3个回答  2012-04-19
这个问题是没有答案的~