数学家欧拉是怎样解决"七桥问题"的 欧拉著名的“七桥问题”的内容和答案是什么

\u6b27\u62c9\u7a76\u7adf\u662f\u600e\u6837\u89e3\u51b3\u201c\u4e03\u6865\u95ee\u9898\u201d\u7684

\u4e03\u6865\u95ee\u9898Seven Bridges Problem
\u3000\u300018\u4e16\u7eaa\u8457\u540d\u53e4\u5178\u6570\u5b66\u95ee\u9898\u4e4b\u4e00.\u5728\u54e5\u5c3c\u65af\u5821\u7684\u4e00\u4e2a\u516c\u56ed\u91cc,\u6709\u4e03\u5ea7\u6865\u5c06\u666e\u96f7\u683c\u5c14\u6cb3\u4e2d\u4e24\u4e2a\u5c9b\u53ca\u5c9b\u4e0e\u6cb3\u5cb8\u8fde\u63a5\u8d77\u6765(\u5982\u56fe).\u95ee\u662f\u5426\u53ef\u80fd\u4ece\u8fd9\u56db\u5757\u9646\u5730\u4e2d\u4efb\u4e00\u5757\u51fa\u53d1,\u6070\u597d\u901a\u8fc7\u6bcf\u5ea7\u6865\u4e00\u6b21,\u518d\u56de\u5230\u8d77\u70b9?\u6b27\u52d2\u4e8e1736\u5e74\u7814\u7a76\u5e76\u89e3\u51b3\u4e86\u6b64\u95ee\u9898,\u4ed6\u628a\u95ee\u9898\u5f52\u7ed3\u4e3a\u5982\u4e0b\u53f3\u56fe\u7684\u201c\u4e00\u7b14\u753b\u201d\u95ee\u9898,\u8bc1\u660e\u4e0a\u8ff0\u8d70\u6cd5\u662f\u4e0d\u53ef\u80fd\u7684.
\u3000\u3000\u6709\u5173\u56fe\u8bba\u7814\u7a76\u7684\u70ed\u70b9\u95ee\u9898.18\u4e16\u7eaa\u521d\u666e\u9c81\u58eb\u7684\u67ef\u5c3c\u65af\u5821,\u666e\u96f7\u683c\u5c14\u6cb3\u6d41\u7ecf\u6b64\u9547,\u5948\u53d1\u592b\u5c9b\u4f4d\u4e8e\u6cb3\u4e2d,\u5171\u67097\u5ea7\u6865\u6a2a\u8de8\u6cb3\u4e0a,\u628a\u5168\u9547\u8fde\u63a5\u8d77\u6765.\u5f53\u5730\u5c45\u6c11\u70ed\u8877\u4e8e\u4e00\u4e2a\u96be\u9898\uff1a\u662f\u5426\u5b58\u5728\u4e00\u6761\u8def\u7ebf,\u53ef\u4e0d\u91cd\u590d\u5730\u8d70\u904d\u4e03\u5ea7\u6865.\u8fd9\u5c31\u662f\u67ef\u5c3c\u65af\u5821\u4e03\u6865\u95ee\u9898.L.\u6b27\u62c9\u7528\u70b9\u8868\u793a\u5c9b\u548c\u9646\u5730,\u4e24\u70b9\u4e4b\u95f4\u7684\u8fde\u7ebf\u8868\u793a\u8fde\u63a5\u5b83\u4eec\u7684\u6865,\u5c06\u6cb3\u6d41\u3001\u5c0f\u5c9b\u548c\u6865\u7b80\u5316\u4e3a\u4e00\u4e2a\u7f51\u7edc,\u628a\u4e03\u6865\u95ee\u9898\u5316\u6210\u5224\u65ad\u8fde\u901a\u7f51\u7edc\u80fd\u5426\u4e00\u7b14\u753b\u7684\u95ee\u9898.\u4ed6\u4e0d\u4ec5\u89e3\u51b3\u4e86\u6b64\u95ee\u9898,\u4e14\u7ed9\u51fa\u4e86\u8fde\u901a\u7f51\u7edc\u53ef\u4e00\u7b14\u753b\u7684\u5145\u8981\u6761\u4ef6\u662f\u5b83\u4eec\u662f\u8fde\u901a\u7684,\u4e14\u5947\u9876\u70b9(\u901a\u8fc7\u6b64\u70b9\u5f27\u7684\u6761\u6570\u662f\u5947\u6570)\u7684\u4e2a\u6570\u4e3a0\u62162.
\u3000\u3000\u5f53Euler\u57281736\u5e74\u8bbf\u95eeKonigsberg,Prussia(now Kaliningrad Russia)\u65f6,\u4ed6\u53d1\u73b0\u5f53\u5730\u7684\u5e02\u6c11\u6b63\u4ece\u4e8b\u4e00\u9879\u975e\u5e38\u6709\u8da3\u7684\u6d88\u9063\u6d3b\u52a8.Konigsberg\u57ce\u4e2d\u6709\u4e00\u6761\u540d\u53ebPregel\u7684\u6cb3\u6d41\u6a2a\u7ecf\u5176\u4e2d,\u8fd9\u9879\u6709\u8da3\u7684\u6d88\u9063\u6d3b\u52a8\u662f\u5728\u661f\u671f\u516d\u4f5c\u4e00\u6b21\u8d70\u8fc7\u6240\u6709\u4e03\u5ea7\u6865\u7684\u6563\u6b65,\u6bcf\u5ea7\u6865\u53ea\u80fd\u7ecf\u8fc7\u4e00\u6b21\u800c\u4e14\u8d77\u70b9\u4e0e\u7ec8\u70b9\u5fc5\u987b\u662f\u540c\u4e00\u5730\u70b9.
\u3000\u3000Euler\u628a\u6bcf\u4e00\u5757\u9646\u5730\u8003\u8651\u6210\u4e00\u4e2a\u70b9,\u8fde\u63a5\u4e24\u5757\u9646\u5730\u7684\u6865\u4ee5\u7ebf\u8868\u793a.
\u3000\u3000\u5f8c\u6765\u63a8\u8bba\u51fa\u6b64\u79cd\u8d70\u6cd5\u662f\u4e0d\u53ef\u80fd\u7684.\u4ed6\u7684\u8bba\u70b9\u662f\u8fd9\u6837\u7684,\u9664\u4e86\u8d77\u70b9\u4ee5\u5916,\u6bcf\u4e00\u6b21\u5f53\u4e00\u4e2a\u4eba\u7531\u4e00\u5ea7\u6865\u8fdb\u5165\u4e00\u5757\u9646\u5730\uff08\u6216\u70b9\uff09\u65f6,\u4ed6\uff08\u6216\u5979\uff09\u540c\u65f6\u4e5f\u7531\u53e6\u4e00\u5ea7\u6865\u79bb\u5f00\u6b64\u70b9.\u6240\u4ee5\u6bcf\u884c\u7ecf\u4e00\u70b9\u65f6,\u8ba1\u7b97\u4e24\u5ea7\u6865\uff08\u6216\u7ebf\uff09,\u4ece\u8d77\u70b9\u79bb\u5f00\u7684\u7ebf\u4e0e\u6700\u5f8c\u56de\u5230\u59cb\u70b9\u7684\u7ebf\u4ea6\u8ba1\u7b97\u4e24\u5ea7\u6865,\u56e0\u6b64\u6bcf\u4e00\u4e2a\u9646\u5730\u4e0e\u5176\u4ed6\u9646\u5730\u8fde\u63a5\u7684\u6865\u6570\u5fc5\u4e3a\u5076\u6570.
\u3000\u3000\u4e03\u6865\u6240\u6210\u4e4b\u56fe\u5f62\u4e2d,\u6ca1\u6709\u4e00\u70b9\u542b\u6709\u5076\u6570\u6761\u6570,\u56e0\u6b64\u4e0a\u8ff0\u7684\u4efb\u52a1\u65e0\u6cd5\u5b8c\u6210.
\u3000\u3000\u6b27\u62c9\u7684\u8fd9\u4e2a\u8003\u8651\u975e\u5e38\u91cd\u8981,\u4e5f\u975e\u5e38\u5de7\u5999,\u5b83\u6b63\u8868\u660e\u4e86\u6570\u5b66\u5bb6\u5904\u7406\u5b9e\u9645\u95ee\u9898\u7684\u72ec\u7279\u4e4b\u5904\u2014\u2014\u628a\u4e00\u4e2a\u5b9e\u9645\u95ee\u9898\u62bd\u8c61\u6210\u5408\u9002\u7684\u201c\u6570\u5b66\u6a21\u578b\u201d.\u8fd9\u79cd\u7814\u7a76\u65b9\u6cd5\u5c31\u662f\u201c\u6570\u5b66\u6a21\u578b\u65b9\u6cd5\u201d.\u8fd9\u5e76\u4e0d\u9700\u8981\u8fd0\u7528\u591a\u4e48\u6df1\u5965\u7684\u7406\u8bba,\u4f46\u60f3\u5230\u8fd9\u4e00\u70b9,\u5374\u662f\u89e3\u51b3\u96be\u9898\u7684\u5173\u952e.
\u3000\u3000\u63a5\u4e0b\u6765,\u6b27\u62c9\u8fd0\u7528\u7f51\u7edc\u4e2d\u7684\u4e00\u7b14\u753b\u5b9a\u7406\u4e3a\u5224\u65ad\u51c6\u5219,\u5f88\u5feb\u5730\u5c31\u5224\u65ad\u51fa\u8981\u4e00\u6b21\u4e0d\u91cd\u590d\u8d70\u904d\u54e5\u5c3c\u65af\u5821\u76847\u5ea7\u6865\u662f\u4e0d\u53ef\u80fd\u7684.\u4e5f\u5c31\u662f\u8bf4,\u591a\u5c11\u5e74\u6765,\u4eba\u4eec\u8d39\u8111\u8d39\u529b\u5bfb\u627e\u7684\u90a3\u79cd\u4e0d\u91cd\u590d\u7684\u8def\u7ebf,\u6839\u672c\u5c31\u4e0d\u5b58\u5728.\u4e00\u4e2a\u66fe\u96be\u4f4f\u4e86\u90a3\u4e48\u591a\u4eba\u7684\u95ee\u9898,\u7adf\u662f\u8fd9\u4e48\u4e00\u4e2a\u51fa\u4eba\u610f\u6599\u7684\u7b54\u6848!
\u3000\u30001736\u5e74,\u6b27\u62c9\u5728\u4ea4\u7ed9\u5f7c\u5f97\u5821\u79d1\u5b66\u9662\u7684\u300a\u54e5\u5c3c\u65af\u58217\u5ea7\u6865\u300b\u7684\u8bba\u6587\u62a5\u544a\u4e2d,\u9610\u8ff0\u4e86\u4ed6\u7684\u89e3\u9898\u65b9\u6cd5.\u4ed6\u7684\u5de7\u89e3,\u4e3a\u540e\u6765\u7684\u6570\u5b66\u65b0\u5206\u652f\u2014\u2014\u62d3\u6251\u5b66\u7684\u5efa\u7acb\u5960\u5b9a\u4e86\u57fa\u7840.
\u3000\u3000\u4e03\u6865\u95ee\u9898\u548c\u6b27\u62c9\u5b9a\u7406.\u6b27\u62c9\u901a\u8fc7\u5bf9\u4e03\u6865\u95ee\u9898\u7684\u7814\u7a76,\u4e0d\u4ec5\u5706\u6ee1\u5730\u56de\u7b54\u4e86\u54e5\u5c3c\u65af\u5821\u5c45\u6c11\u63d0\u51fa\u7684\u95ee\u9898,\u800c\u4e14\u5f97\u5230\u5e76\u8bc1\u660e\u4e86\u66f4\u4e3a\u5e7f\u6cdb\u7684\u6709\u5173\u4e00\u7b14\u753b\u7684\u4e09\u6761\u7ed3\u8bba,\u4eba\u4eec\u901a\u5e38\u79f0\u4e4b\u4e3a\u6b27\u62c9\u5b9a\u7406.\u5bf9\u4e8e\u4e00\u4e2a\u8fde\u901a\u56fe,\u901a\u5e38\u628a\u4ece\u67d0\u7ed3\u70b9\u51fa\u53d1\u4e00\u7b14\u753b\u6210\u6240\u7ecf\u8fc7\u7684\u8def\u7ebf\u53eb\u505a\u6b27\u62c9\u8def.\u4eba\u4eec\u53c8\u901a\u5e38\u628a\u4e00\u7b14\u753b\u6210\u56de\u5230\u51fa\u53d1\u70b9\u7684\u6b27\u62c9\u8def\u53eb\u505a\u6b27\u62c9\u56de\u8def.\u5177\u6709\u6b27\u62c9\u56de\u8def\u7684\u56fe\u53eb\u505a\u6b27\u62c9\u56fe.
\u3000\u3000\u6b64\u9898\u88ab\u4eba\u6559\u7248\u5c0f\u5b66\u6570\u5b66\u7b2c\u5341\u4e8c\u518c\u4e66\u6536\u5f55.\u572895\u9875.
\u3000\u3000\u6b64\u9898\u4e5f\u88ab\u4eba\u6559\u7248\u521d\u4e2d\u7b2c\u4e00\u518c\u6536\u5f55\uff0e\u5728\u4e00\u767e\u4e8c\u5341\u4e00\u9875\uff0e
\u3000\u3000\u4e00\u7b14\u5212\uff1a\u25a0\u2488\u51e1\u662f\u7531\u5076\u70b9\u7ec4\u6210\u7684\u8fde\u901a\u56fe,\u4e00\u5b9a\u53ef\u4ee5\u4e00\u7b14\u753b\u6210.\u753b\u65f6\u53ef\u4ee5\u628a\u4efb\u4e00\u5076\u70b9\u4e3a\u8d77\u70b9,\u6700\u540e\u4e00\u5b9a\u80fd\u4ee5\u8fd9\u4e2a\u70b9\u4e3a\u7ec8\u70b9\u753b\u5b8c\u6b64\u56fe.
\u3000\u3000\u25a0\u2489\u51e1\u662f\u53ea\u6709\u4e24\u4e2a\u5947\u70b9\u7684\u8fde\u901a\u56fe\uff08\u5176\u4f59\u90fd\u4e3a\u5076\u70b9\uff09,\u4e00\u5b9a\u53ef\u4ee5\u4e00\u7b14\u753b\u6210.\u753b\u65f6\u5fc5\u987b\u628a\u4e00\u4e2a\u5947\u70b9\u4e3a\u8d77\u70b9,\u53e6\u4e00\u4e2a\u5947\u70b9\u7ec8\u70b9.
\u3000\u3000\u25a0\u248a\u5176\u4ed6\u60c5\u51b5\u7684\u56fe\u90fd\u4e0d\u80fd\u4e00\u7b14\u753b\u51fa.(\u5947\u70b9\u6570\u9664\u4ee5\u4e8c\u4fbf\u53ef\u7b97\u51fa\u6b64\u56fe\u9700\u51e0\u7b14\u753b\u6210.)

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Bridges 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七桥问题Seven Bridges Problem
  18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?欧勒于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世纪初普鲁士的柯尼斯堡,普雷格尔河流经此镇,奈发夫岛位于河中,共有7座桥横跨河上,把全镇连接起来。当地居民热衷于一个难题:是否存在一条路线,可不重复地走遍七座桥。这就是柯尼斯堡七桥问题。L.欧拉用点表示岛和陆地,两点之间的连线表示连接它们的桥,将河流、小岛和桥简化为一个网络,把七桥问题化成判断连通网络能否一笔画的问题。他不仅解决了此问题,且给出了连通网络可一笔画的充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。
  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。 
  後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後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,欧拉运用网络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!
  1736年,欧拉在交给彼得堡科学院的《哥尼斯堡7座桥》的论文报告中,阐述了他的解题方法。他的巧解,为后来的数学新分支——拓扑学的建立奠定了基础。
  七桥问题和欧拉定理。欧拉通过对七桥问题的研究,不仅圆满地回答了哥尼斯堡居民提出的问题,而且得到并证明了更为广泛的有关一笔画的三条结论,人们通常称之为欧拉定理。对于一个连通图,通常把从某结点出发一笔画成所经过的路线叫做欧拉路。人们又通常把一笔画成回到出发点的欧拉路叫做欧拉回路。具有欧拉回路的图叫做欧拉图。
  此题被人教版小学数学第十二册书收录.在95页。
  此题也被人教版初中第一册收录.在一百二十一页.
  一笔划:■⒈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。
  ■⒉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点,另一个奇点终点。
  ■⒊其他情况的图都不能一笔画出。(奇点数除以二便可算出此图需几笔画成。)

七桥问题
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。
看完欧拉的解法,启发我们:生活中许多问题用数学方法解决,但首先要抽象化和理想化,其中点和线的抽象又是最基本的。
参考资料:数学书

蹊跷问题至今没有解决,这是个无解的题目

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