歐拉的一筆畫原理是:
(1)一筆畫必須是連通的(圖形的各部分之間連接在一起);
(2)沒(méi)有奇點(diǎn)的連通圖形是一筆畫,畫時(shí)可以以任一偶點(diǎn)為起點(diǎn),最后仍回到這點(diǎn);
(3)只有兩個(gè)奇點(diǎn)的連通圖形是一筆畫,畫時(shí)必須以一個(gè)奇點(diǎn)為起點(diǎn),以另一個(gè)奇點(diǎn)為終點(diǎn);
(4)奇點(diǎn)個(gè)數(shù)超過(guò)兩個(gè)的圖形不是一筆畫。
利用一筆畫原理,七橋問(wèn)題很容易解決。因?yàn)閳D中A,B,C,D都是奇點(diǎn),有四個(gè)奇點(diǎn)的圖形不是一筆畫,所以一個(gè)散步者不可能不重復(fù)地一次走遍這七座橋。
順便補(bǔ)充兩點(diǎn):
(1)一個(gè)圖形的奇點(diǎn)數(shù)目一定是偶數(shù)。
因?yàn)閳D形中的每條線都有兩個(gè)端點(diǎn),所以圖形中所有端點(diǎn)的總數(shù)必然是偶數(shù)。如果一個(gè)圖形中奇點(diǎn)的數(shù)目是奇數(shù),那么這個(gè)圖形中與奇點(diǎn)相連接的端點(diǎn)數(shù)之和是奇數(shù)(奇數(shù)個(gè)奇數(shù)之和是奇數(shù)),與偶點(diǎn)相連的線的端點(diǎn)數(shù)之和是偶數(shù)(任意個(gè)偶數(shù)之和是偶數(shù)),于是得到所有端點(diǎn)的總數(shù)是奇數(shù),這與前面的結(jié)論矛盾。所以一個(gè)圖形的奇點(diǎn)數(shù)目一定是偶數(shù)。
(2)有K個(gè)奇點(diǎn)的圖形要K÷2筆才能畫成。
例如:下頁(yè)左上圖中的房子共有B,E,F(xiàn),G,I,J六個(gè)奇點(diǎn),所以不是一筆畫。如果我們將其中的兩個(gè)奇點(diǎn)間的連線去掉一條,那么這兩個(gè)奇點(diǎn)都變成了偶點(diǎn),如果能去掉兩條這樣的連線,使圖中的六個(gè)奇點(diǎn)變成兩個(gè),那么新圖形就是一筆畫了。將線段GF和BJ去掉,剩下I和E兩個(gè)奇點(diǎn)(見(jiàn)右下圖),這個(gè)圖形是一筆畫,再添上線段GF和BJ,共需三筆,即(6÷2)筆畫成。
一個(gè)K(K>1)筆畫最少要添加幾條連線才能變成一筆畫呢?我們知道K筆畫有2K個(gè)奇點(diǎn),如果在任意兩個(gè)奇點(diǎn)之間添加一條連線,那么這兩個(gè)奇點(diǎn)同時(shí)變成了偶點(diǎn)。如左下圖中的B,C兩個(gè)奇點(diǎn)在右下圖中都變成了偶點(diǎn)。所以只要在K筆畫的2K個(gè)奇點(diǎn)間添加(K-1)筆就可以使奇點(diǎn)數(shù)目減少為2個(gè),從而變成一筆畫。
到現(xiàn)在為止,我們已經(jīng)學(xué)會(huì)了如何判斷一筆畫和多筆畫,以及怎樣添加連線將多筆畫變成一筆畫。
1.下列圖形分別是幾筆畫?怎樣畫?
2.能否用剪刀從左下圖中一次連續(xù)剪下三個(gè)正方形和兩個(gè)三角形?
3.從A點(diǎn)出發(fā),走遍右上圖中所有的線段,再回到A點(diǎn),怎樣走才能使重復(fù)走的路程最短?
4.如下圖所示,兩條河流的交匯處有兩個(gè)島,有七座橋連接這兩個(gè)島及河岸。問(wèn):一個(gè)散步者能否一次不重復(fù)地走遍這七座橋?