猜一猜，下面哪張圖是一筆畫不成的？

什麼樣的圖形隻用一筆就能畫出來？筆既不離開紙面，也不重複。這實際上是十八世紀一個經典的數學問題：哥尼斯堡七橋問題。

七橋問題

在普魯士的哥尼斯堡（今俄羅斯加裡甯格勒）有一個公園，公園裡有七座橋将普雷格爾河中兩個島與與河岸連接起來。

1736年，當地居民舉辦了一項有意思的健身活動：在星期六作一次走過所有七座橋的散步，每座橋隻能經過一次而且起點與終點必須是同一地點。

有許多人進行了嘗試，但是都失敗了。此時當時世界上最偉大的數學家歐拉剛好在這裡，他敏銳的發現這裡蘊藏着深刻的數學内涵，并把它稱為一筆畫問題。

歐拉把七座橋畫作七條線段，并把問題轉化為是否可以通過一筆将這個圖形畫出來。經過思考，歐拉認為這是不可能的。

不僅如此，歐拉還得出了哪些圖形可以一筆畫，哪些不能一筆畫的條件。

首先，歐拉把圖形中的點分為兩種：如果過該點的線段有偶數條，就稱為偶點；如果過該點的線段有奇數條，就稱為奇點。比如下面的圖形中，紅色圓圈的點就是偶點，綠色圓圈的點就是奇點。

歐拉指出：如果一個圖形可以一筆畫，那麼它的奇點個數一定是0個或者2個。

如果奇點個數是0個，那麼起點和終點是同一個點，從圖形中任何一點出發都可以一筆畫，比如上圖中左邊的圖形就是這樣。

如果奇點個數是2個，那麼隻能從一個奇點出發，畫到另一個奇點，才能将圖形畫出來，這就是上圖中右邊的情況。

理解這個問題其實并不難，因為：

如果一個點既不是起點也不是終點，那麼線段經過該點時必然會一進一出，線段成對出現，一定是偶點。

如果起點和終點是一個點，那麼該點有一條出發線段和一條結束線段，也是偶點。

如果這個點隻是出發點，或者隻是結束點，才可能是奇點。

所以，如果從一點出發一筆畫回到這個點，圖形中就不會有奇點；如果從一點出發一筆畫到另一點，圖形中就會有兩個奇點。

比如，我們來看看“日”是否能一筆畫？

由于日字腰上兩個點有三條線段，因此是奇點，其餘點都有兩條線段，是偶點。因此日字可以一筆畫，而且必須從腰上的一點出發到另一點結束。按照圖中1234567的順序，就能畫出來了。

我們再來看看格尼斯堡七橋問題

在這個圖形中，過A、C或D各有3條線段，是奇點；過B有5條線段，也是奇點。圖中有4個奇點，因此是不能一筆畫的。

對于上面的四個圖，每個圖奇點個數分别是：4、2、0、2，所以第一個圖不能一筆畫，而後面三個圖可以。

說了這麼多，讀者是不是可以看看“田”字中有幾個奇點？能不能一筆畫呢？

歐拉

歐拉向聖彼得堡科學院提交《哥尼斯堡的七座橋》的論文時，隻有29歲，在解答問題的同時，他開創了數學的一個新的分支——圖論與幾何拓撲。

歐拉是一個天才，在數學史上的地位就像牛頓在物理學的地位一般偉大，我們在研究數學時會經常看到歐拉公式、歐拉定理、歐拉函數。他13歲進大學學習，16歲就獲得了碩士學位。28歲時，由于生病，歐拉的右眼失明了。晚年時左眼也失明了。但是就在雙目失明的情況下，歐拉還憑借心算解決了許多的數學問題。

他不光是數學史上裡程碑式的人物，同時也是一位物理學家，為物理學的發展鋪平了數學的道路。在他的一生中寫出了886本書籍和論文，彼得堡科學院為了整理他的著作，足足忙了47年！

李永樂老師：北京大學物理與經濟雙學士，清華大學電子工程碩士；北京市中學物理教師/物理競賽教練。從教十年，培養清華北大學生200餘人，國際奧賽、亞洲奧賽、國家奧賽金牌十餘名。

由科普中國重新排版編輯

内容來自：李永樂老師

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