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昨夜失眠,忽然想起最强大脑这一季百人筛选的最后一题,也就是立体一笔画问题,又叫七桥问题。记得小时候看过某一版类似《十万个为什么》的书,里面收录了七桥问题,但是限于篇幅仅仅给出了结论和一些讲解,而没有给出证明。在看最强大脑比赛的时候我想起当时看到的结论,并想到了一个思路,于是昨夜顺着这条思路完整地不严谨证明了这个立体一笔画问题。下面先介绍一下什么是七桥问题。
在一座城市有一条河,河中心有两个岛,在河上有七座桥分别连接了河的两岸以及这两个岛。问题是是否能够一笔画的方法把这七座桥都走一遍而没有重复。我们可以把问题变形一下,把岸和岛看成点,桥看成曲线,这样共有四个顶点和七条曲线,问题变成是否能用一笔画的方法画出全部的曲线并且没有重复?再扩展一下,对任意多的顶点和连接线组成的图形,是否能够一笔画?
当时书中给出的结论是先数一数有多少个顶点连接了奇数条连接线,如果这样的顶点数为0或者2,那么这个图像就可以一笔画。也就是说,有奇数条边的顶点数量等于0或2是可以一笔画的充分条件。(其实是充要条件,必要部分与问题无关,不讲解了)
我们先暂时忽略这个结论是否正确,把目光转向另一个问题。七桥一笔画问题是平面的,到立体一笔画问题之间有个二维到三维的鸿沟。在这里我先证明对立体图形也可以使用平面的七桥问题的结论。考虑对任意立体图形,有确定多个顶点,把这些顶点画在一个平面的圆上,这样每个边都连接两个顶点,这样就把立体图形转换成了平面图形,这是一种拓扑方法。这样,只要证明了平面一笔画问题,就可以证明立体一笔画问题。
下一步,来证明有奇数条边的顶点数量等于0或2是平面一笔画的充分条件。首先,大家可能有疑惑为什么有奇数条边的顶点数量不能是1?咱们从最简单的情况来看,一条线段,有两个顶点和一条边,可以一笔画。线段的有奇数条边的顶点数量等于2,两条线段这个数量就等于4,三条就等于6。如果其中有两条线段各自的一个顶点是同一个顶点,也就是线段相连,那么两个相连线段的顶点数量还是2。为什么不可能是1或是奇数呢?因为边是线段,线段总是有两个顶点。如果把所有连接点拆开,那么顶点数一定是线段的2倍,
昨夜失眠,忽然想起最强大脑这一季百人筛选的最后一题,也就是立体一笔画问题,又叫七桥问题。记得小时候看过某一版类似《十万个为什么》的书,里面收录了七桥问题,但是限于篇幅仅仅给出了结论和一些讲解,而没有给出证明。在看最强大脑比赛的时候我想起当时看到的结论,并想到了一个思路,于是昨夜顺着这条思路完整地不严谨证明了这个立体一笔画问题。下面先介绍一下什么是七桥问题。
当时书中给出的结论是先数一数有多少个顶点连接了奇数条连接线,如果这样的顶点数为0或者2,那么这个图像就可以一笔画。也就是说,有奇数条边的顶点数量等于0或2是可以一笔画的充分条件。(其实是充要条件,必要部分与问题无关,不讲解了)
我们先暂时忽略这个结论是否正确,把目光转向另一个问题。七桥一笔画问题是平面的,到立体一笔画问题之间有个二维到三维的鸿沟。在这里我先证明对立体图形也可以使用平面的七桥问题的结论。考虑对任意立体图形,有确定多个顶点,把这些顶点画在一个平面的圆上,这样每个边都连接两个顶点,这样就把立体图形转换成了平面图形,这是一种拓扑方法。这样,只要证明了平面一笔画问题,就可以证明立体一笔画问题。
下一步,来证明有奇数条边的顶点数量等于0或2是平面一笔画的充分条件。首先,大家可能有疑惑为什么有奇数条边的顶点数量不能是1?咱们从最简单的情况来看,一条线段,有两个顶点和一条边,可以一笔画。线段的有奇数条边的顶点数量等于2,两条线段这个数量就等于4,三条就等于6。如果其中有两条线段各自的一个顶点是同一个顶点,也就是线段相连,那么两个相连线段的顶点数量还是2。为什么不可能是1或是奇数呢?因为边是线段,线段总是有两个顶点。如果把所有连接点拆开,那么顶点数一定是线段的2倍,
