趣味數(shù)學(xué)]七座橋的故事

趣味數(shù)學(xué)]七座橋的故事

         沿著俄國(guó)和波蘭的邊界，有一條長(zhǎng)長(zhǎng)的布格河。這條河流經(jīng)俄國(guó)的古城康尼斯堡——它就是今天俄羅斯西北邊界城市加里寧格勒。
　　布格河橫貫康尼斯堡城區(qū)，它有兩條支流，一條稱(chēng)新河，另一條叫舊河，兩河在城中心會(huì)合后，成為一條主流，叫做大河。在新舊兩河與大河之間，夾著一塊島形地帶，這里是城市的繁華地區(qū)。全城分為北、東、南、島四個(gè)區(qū)，各區(qū)之間共有七座橋梁聯(lián)系著。
　　人們長(zhǎng)期生活在河畔、島上，來(lái)往于七橋之間。有人提出這樣一個(gè)問(wèn)題：能不能一次走遍所有的七座橋，而每座橋只準(zhǔn)經(jīng)過(guò)一次？問(wèn)題提出后，很多人對(duì)此很感興趣，紛紛進(jìn)行試驗(yàn)，但在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里，始終未能解決。最后，人們只好把這個(gè)問(wèn)題向俄國(guó)科學(xué)院院士歐拉提出，請(qǐng)他幫助解決。

     公元1737年，歐拉接到了“七橋問(wèn)題”，當(dāng)時(shí)他三十歲。他心里想：先試試看吧。他從中間的島區(qū)出發(fā)，經(jīng)過(guò)一號(hào)橋到達(dá)北區(qū)，又從二號(hào)橋回到島區(qū)，過(guò)四號(hào)橋進(jìn)入東區(qū)，再經(jīng)五號(hào)橋到達(dá)南區(qū)，然后過(guò)六號(hào)橋回到島區(qū)?，F(xiàn)在，只剩下三號(hào)和七號(hào)兩座橋沒(méi)有通過(guò)了。顯然，從島區(qū)要過(guò)三號(hào)橋，只有先過(guò)一號(hào)、二號(hào)或四號(hào)橋，但這三座橋都走過(guò)了。這種走法宣告失敗。歐拉又換了一種走法：
　　島東北島南島北

     這種走法還是不行，因?yàn)槲逄?hào)橋還沒(méi)有走過(guò)。
　　歐拉連試了好幾種走法都不行，這問(wèn)題可真不簡(jiǎn)單！他算了一下，走法很多，共有
　　7×6×5×4×3×2×1=5040（種）。
　　好家伙，這樣一種方法，一種方法試下去，要試到哪一天，才能得出答案呢？他想：不能這樣呆笨地試下去，得想別的方法。
　　聰明的歐拉終于想出一個(gè)巧妙的辦法。他用A代表島區(qū)、B、C、D分別代表北、東、西三區(qū)，并用曲線弧或直線段表示七座橋，這樣一來(lái)，七座橋的問(wèn)題，就轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)學(xué)分支“圖論”中的一個(gè)一筆畫(huà)問(wèn)題，即能不能一筆頭不重復(fù)地畫(huà)出上面的這個(gè)圖形。
   
　歐拉集中精力研究了這個(gè)圖形，發(fā)現(xiàn)中間每經(jīng)過(guò)一點(diǎn)，總有畫(huà)到那一點(diǎn)的一條線和從那一點(diǎn)畫(huà)出來(lái)的一條線。這就是說(shuō)，除起點(diǎn)和終點(diǎn)以外，經(jīng)過(guò)中間各點(diǎn)的線必然是偶數(shù)。像上面這個(gè)圖，因?yàn)槭且粋€(gè)封閉的曲線，因此，經(jīng)過(guò)所有點(diǎn)的線都必須是偶數(shù)才行。而這個(gè)圖中，經(jīng)過(guò)A點(diǎn)的線有五條，經(jīng)過(guò)B、C、D三點(diǎn)的線都是三條，沒(méi)有一個(gè)是偶數(shù)，從而說(shuō)明，無(wú)論從那一點(diǎn)出發(fā)，最后總有一條線沒(méi)有畫(huà)到，也就是有一座橋沒(méi)有走到。歐拉終于證明了，要想一次不重復(fù)地走完七座橋，那是不可能的。
　　天才的歐拉只用了一步證明，就概括了5040種不同的走法，從這里我們可以看到，數(shù)學(xué)的威力多么大呀！