哥尼斯堡七桥问题
哥尼斯堡七桥问题与一笔画课件
在18世纪，人们开始对图论进行 研究，探索图的结构和性质，其 中哥尼斯堡七桥问题成为了图论 研究的重要问题之一。
哥尼斯堡七桥问题的起源
哥尼斯堡七桥问题起源于18世纪初，当时有一位名叫欧拉的 人，他是一位数学家和工程师，对图论进行了深入研究。
欧拉在研究哥尼斯堡的桥梁和河流时，提出了一个问题：是 否存在一条路径，能够遍历哥尼斯堡的所有桥梁，每座桥只 过一次？这就是著名的哥尼斯堡七桥问题。
哥尼斯堡七桥问题对一笔画问题的影响
哥尼斯堡七桥问题的解决推动了数学领域的发展，它证明了不存在一条遍历七座 桥的路径，每座桥只过一次，最后回到开始的地方。
这个问题的解决对于一笔画问题的研究具有重要意义，它揭示了一笔画问题的复 杂性和多样性，也促使数学家们深入研究一笔画问题的性质和规律。
一笔画问题在哥尼斯堡七桥问题中的应用
哥尼斯堡七桥问题是一笔画问题的经典案例，它探讨的是从哥尼斯堡的一个地方开 始，能否遍历城市的七座桥，每座桥只过一次，最后回到开始的地方。
一笔画问题则是一个更广泛的几何问题，研究的是在一个连通图上，是否存在一条 路径能够遍历所有的边，每条边只过一次。
哥尼斯堡七桥问题实际上是几何图形的一笔画问题，它为后续一笔画问题的研究提 供了基础。
哥尼斯堡七桥问题的历史意义
哥尼斯堡七桥问题的解决标志着图论 的诞生，成为图论发展史上的一个里 程碑。
该问题的解决为后续的图论研究提供 了基础和指导，推动了数学和图论的 发展。
02 一笔画问题概述
一笔画问题的定义
一笔画问题，也称为欧拉路径问题，是图论中的一个经典 问题。它主要探讨的是在一个给定的图形中，是否存在一 条路径，使得这条路径能够遍历图形的每一条边且只遍历 一次。
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哥尼斯堡七桥问题与图论
1736年29《哥尼斯堡的七座桥》的论文，创了数学的一个新的分支—一、哥尼斯堡七桥问题哥尼斯堡在俄罗斯境内，现称为加里宁格勒.生和培养过许多伟大人物.格尔河，横贯城中，如图1所示.流，一条称为新河，一条主流，的商业中心.区、北区、东区和南区.桥，两支流上.这一别致的桥群，图1早在18世纪，散步中走过每座桥，发点？”走遍这七座桥共有A77=7!=验，谈何容易.那么在这5040而形成了著名的图2欧拉请他帮助解决这个他似乎看到其中.经过一年的研究，29岁的并于1736年向彼得堡科哥尼斯堡的七座桥》的论文.C（岛区）、A（南区）；七座桥看成这四个点、6、7七个数字表示，如图3所示.“一笔画”问题：否能一笔不.布勒格尔河模型蔡思明58遍历的路径称作欧拉路径（一个环或者一条链），如果路径闭合（一个圈），则称为欧拉回路.图论中的欧拉定理（一笔画定理）要分有向图（边有特定方向的图）与无向图（边没有特定方向的图）两种情况进行讨论.1.无向图的情况定理：连通无向图G有欧拉路径的充要条件为：G中奇度顶点（即与其相连的边数目为奇数的顶点）有0个或者2个.证明：必要性.如果图能够被一笔画成，那么对每个顶点，考虑路径中“进入”它的边数与“离开”它的边数（注意前提是无向图，所以我们不能称其为“入边”和“出边”）.很显然这两个值要么相同（说明该顶点度数为偶），要么相差1（说明该顶点度数为奇）.也就是说，如果欧拉路径不是回路，奇度顶点就有2个，即路径的起点和终点；如果是欧拉回路，起点与终点重合，则不存在奇度顶点.必要性得证.证明：充分性.如果图中没有奇度顶点，那么在G中随机取一个顶点v0出发，尝试构造一条回路c0.如果c0就是原路，则结束；如果不是，那么由于图是连通的，c0和图的剩余部分必然存在某公共顶点v1，从v2出发重复尝试构造回路，最终可将整张图分割为多个回路.由于两条相连的回路可以视为一条回路，所以该图必存在欧拉回路.如果图中有2个奇度顶点u和v，那么若是加一条边将u和v连接起来的话，就得到一个没有奇度顶点的连通图，由上文可知该图必存在欧拉回路，去掉这条新加的边，就是一条以u和v为起终点的欧拉路径.充分性得证.可知，哥尼斯堡七桥问题中的图有4个奇度顶点（1个度数为5，3个度数为3），所以不存在欧拉路径.2.有向图的情况定理：底图连通的有向图G有欧拉路径的充要条件为：G的所有顶点入度和出度都相等；或者只有两个顶点的入度和出度不相等，且其中一个顶点的出度与入度之差为1，另一个顶点的入度与出度之差为1.显然，可以通过与无向图情况相似的思路来证明，过程略.当时的数学界起初并未对欧拉解决七桥问题的意义有足够的认识，甚至有些人仅仅当其为一个数学游戏.图论这一数学分支诞生后并未得到很好的发展，直到200年后的1936年，匈牙利数学家科尼希出版了《有限图与无限图理论》，此为图论的第一部专著，其总结了进200年来有关图论的成果，这是图论发展的第一座里程碑.此后，图论进入发展与突破的阶段，又经过了半个多世纪的发展，现已成为数学科学的一个独立的重要分支.图论原是组合数学中的一个重要课题.我们用点表示事物，用连接点的边表示事物间的联系，便可得到图论中的图.图论为研究任何一类离散事物的关系结构提供了一种框架.图论中的理论已应用于经济学、心理学、社会学、遗传学、运筹学、逻辑学、语言学计算机科学等诸多领域.由于现代科学尤其是大型计算机的迅猛发展，使得图论大有用武之地，无论是数学、物理、化学、地理、生物等基础科学，还是信息、交通、战争、经济乃至社会科学的众多问题，都可以运用图论方法予以解决.当然，图论也是计算机科学的基础学科之一.值得一提的是，欧拉对七桥问题的研究，后演变成多面体理论，得到了著名的欧拉公式V+F=E+2，欧拉公式是拓扑学的第一个定理.哥尼斯堡的七座桥如今只剩下三座，一条新的跨河大桥已经建成，它完全跨过河心岛——内福夫岛，导游们仍向游客讲述哥尼斯堡桥的故事，有的导游甚至仍称“七桥问题”没有被解决，留给游客以遐想.虽然七座哥尼斯堡桥成了历史，但是“七桥问题”留下的“遗产”不像这些桥那样容易破坏，欧拉卓越的解答方式被永载史册.60。
哥尼斯堡七桥问题[欧拉图]
![哥尼斯堡七桥问题[欧拉图]](https://img.taocdn.com/s3/m/bc5c022cbdd126fff705cc1755270722192e59b0.png)
哥尼斯堡七桥问题[欧拉图]⼀、历史背景1736年，年仅29岁的数学家欧拉来到普鲁⼠的古城哥尼斯堡（哲学家康德的故乡，今俄罗斯加⾥宁格勒）。
普瑞格尔河正好从市中⼼流过，河中⼼有两座⼩岛，岛和两岸之间建筑有七座古桥。
欧拉发现当地居民有⼀项消遣活动，就是试图每座桥恰好⾛过⼀遍并回到原出发点，但从来没⼈成功过。
欧拉证明了这种⾛法是不可能的。
现在看来，欧拉的证明过程⾮常简单，但他对七桥问题的抽象和论证思想，开创了⼀个新的学科：图论(Graph)。
如今，⽆论是数学、物理、化学、天⽂、地理、⽣物等基础科学，还是信息、交通、经济乃⾄社会科学的众多问题，都可以应⽤图论⽅法予以解决。
图论还是计算机科学的数据结构和算法中最重要的框架（没有之⼀）。
⾸先能想到的证明⽅法是把⾛七座桥的⾛法都列出来，⼀个⼀个的试验，但七座桥的所有⾛法共⽤7\！=5040种，逐⼀试验将是很⼤的⼯作量。
欧拉作为数学家，当然没那样想。
欧拉把两座岛和河两岸抽象成顶点，每⼀座桥抽象成连接顶点的⼀条边，那么哥尼斯堡的七座桥就抽象成下⾯的图：Processing math: 100%假设每座桥都恰好⾛过⼀次，那么对于A、B、C、D四个顶点中的每⼀个顶点，需要从某条边进⼊，同时从另⼀条边离开。
进⼊和离开顶点的次数是相同的，即每个顶点有多少条进⼊的边，就有多少条出去的边，也就是说，每个顶点相连的边是成对出现的，即每个顶点的相连边的数量必须是偶数。
⽽上图中A、C、D四个顶点的相连边都是3，顶点B的相连边为5，都为奇数。
因此，这个图⽆法从⼀个顶点出发，遍历每条边各⼀次。
欧拉的证明与其说是数学证明，还不如看作是⼀个逻辑证明。
⼀个曾难住那么多⼈的问题，竟然是这样⼀个简单的出⼈意料的推理，还开创了⼀个新的学科。
欧拉⾮常巧妙的把⼀个实际问题抽象成⼀个合适的数学模型，这种研究⽅法就是我们应该掌握的数学模型⽅法。
这并不需要运⽤多么深奥的理论，但能想到这⼀点，却是解决问题的关键。
第七讲 哥尼斯堡七桥问题
哥尼斯堡风景秀美，碧波荡漾的普累 格尔河穿过该城；河中心有一座美丽的小 岛，岛上商业繁荣，普累格尔河及其两条 支流把包含岛在内的全城分为四个区域， 有七座桥横跨普累格尔河及其支流，连接 了这四个区域。这一别致的桥群，古往今 来，吸引着众多的游人。
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当地的居民曾经热衷于下面一个有趣 的问题：能不能找到一条路线了，使得散 步时不重复地走遍这七座桥。
寻找满意路线的问题引起了许多人的 兴趣，但结果却没有一个人能够做到。不 是少走了一座桥，就是重复走了一座桥。
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多次尝试失败后，有人写信求教于当 时的数学家欧拉。欧拉在亲自观察了哥尼 斯堡七桥后，认真思考走法，但始终没能 成功，于是他怀疑七桥问题是不是原本就 无解呢？这位年轻的瑞士数学家独具慧眼， 看出了这个似乎是趣味几何问题的本质。
有人把拓扑学说成是“橡皮几何学”。
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三、拓扑学
平面上的欧拉公式：V+F-E=1。 空间中的欧拉公式：V+F-E=2。 利用多面体的欧拉公式可以证明：正 多面体有且只有五种：正四面体、立方体、 正八面体、正十二面体、正二十面体。
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本讲结束
谢谢！
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笔不重复的画出过此七条线的问题了。
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理论上需要解决的问题是： 找到“一个图形是一笔画” 的充分必要条件，并对是一 笔画的图形给出一笔画的方 法。
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欧拉把图形上的点分成两类：如果以 某点为端点的线有偶数条，就称此点为偶 结点，如果以某点为端点的线有奇数条， 就称此点为奇结点。
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要想不重复地一笔画出某图形，除去 起始点和终止点两个点外，其余每个点， 如果画进去一条线，就一定要画出来一条 线，从而都必须是偶结点。
哥尼斯堡七桥问题
现在已发展成为研究连续性现象的数学分支。
拓扑学应用实例
前面所提的哥尼斯堡七桥问题、四色问题？ 左手套能否在空间掉转位置后变成右手套？ 一条车胎能否从里朝外的把他翻转过来？ 一只有把的茶杯与救生圈更相似，还是与花瓶更相
互相衔接的两两不同的一串“弧”称为“路”。路中弧的端 点称为路的“顶点”。如果起点与终点相同称为“闭路”。 如果闭路的顶点又不相同，称为“圈”。如下所示：
路
闭路
圈
网络与一笔画问题
于是我们可以给出一笔画的理论叙述。
“一笔画”问题相当于给定一个网络。问： “有没有可能把所有的弧排成一条路”。
如果一个网络的全部弧可以排成一条路，那 么我们称这个网络为一个一笔画。
纸圈，然后只允许用一种颜色，在纸圈上的一面涂抹，最后 把整个纸圈全部抹成一种颜色，不留下任何空白。 这个纸圈应该怎样粘？ 如果是纸条的首尾相粘做成的纸圈有两个面，势必要涂完一 个面再重新涂另一个面，不符合涂抹的要求。 能不能做成只有一个面、一条封闭曲线做边界的纸圈？
莫比乌斯带的发现
对于这样一个看来十分简单的问题，数百年间，曾有许多科 学家进行了认真研究，结果都没有成功。后来，德国的数学 家莫比乌斯对此发生了浓厚兴趣，他长时间专心思索、试验， 也毫无结果。
当地的市民正从事一项非常有趣的消遣活动。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 能经过一次而多人对此很感兴趣，纷纷进行试验，但在相 当长的时间里，始终未能解决。
而利用普通数学知识，每座桥均走一次，那这七座桥所有的 走法一共有5040种，而这么多情况，要一一试验，这将会是 很大的工作量。
哥尼斯堡七桥问题
如果有兴趣，完全可以照样子画一张地图，
亲自尝试尝试。不过，要告诉大家的是,想把所 有的可能线路都试过一遍是极为困难的！因为 各种可能的线路有 =5040种。要想一一试 过，真是谈何容易。正因为如此，七桥问题的 解答便众说纷纭：有人在屡遭失败之后，倾向 于否定满足条件的解答的存在；另一些人则认 为，巧妙的答案是存在的，只是人们尚未发现 而已，这在人类智慧所未及的领域，是很常见
想不到轰动一时的哥尼斯堡七桥问题， 竟然与孩子们的游戏，想用一笔画画出“串 "字和“田”字这类问题一样，而后者并不 比前者更为简单!
事实上，中国民间很早就流传着这种一 笔画的游戏，只是很可惜，长期以来，人们 只把它作为一类有趣的游戏，没有对它引起 重视，也没有数学家对它进行经验总结和研 究，这不能不说是一种遗憾。
的事！
问题的魔力，竟然吸引了天才的欧拉。这位年轻的瑞士 数学家，以其独具的慧眼，看出了这个似乎是趣味几何问题 的潜在意义。
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欧拉（）著名的数学家。生于瑞 士的巴塞尔，卒于彼得堡。大部 分时间在俄国和德国度过。他早 年在数学天才贝努里赏识下开始 学习数学, 17岁获得硕士学位， 毕业后研究数学,是数学史上最高 产的作家。在世发表论文700多篇, 去世后还留下100多篇待发表。其 论著几乎涉及所有数学分支。
哈里发的题目是这样的：请用线把下图中 写有相同数字的小圆圈连接起来，但所连的线不 许相交，也不许与图中的线相交。
上述问题的解决，似乎不费吹灰之力。 但实际上求婚者们全都乘兴而来，败兴而去！
据说后来哈里发终于醒悟，发现自己所 提的问题是不可能实现的，因而后来又改换 了题目。也有的说，哈里发固执已见，美丽 的公主因此终生未嫁。事情究竟如何，现在
欧拉解决这个问题的方法非常巧妙.他认为： 人们关心的只是一次不重复地走遍这七座桥，而 并不关心桥的长短和岛的大小，因此，岛和岸都 可以看作一个点，而桥则可以看成是连接这些点 的一条线.
哥尼斯堡七桥问题
你 能 画 出 来 吗 ？如 果 你 画 出 来 了 ，那 么
一 请 你 再 看 图 ２能 不 能 一 笔 画 出来 ？ 虽 然 你 动 了脑 筋 ，但 我 相 信 你 肯 定 不 能 一 笔 画 出来 ！
为 什 么 我 的 语 气 这 么 肯 定 ？我 们 来 分 析 一 下 图２．我们 把 图２看 成 是 由 点 和 线 组
（Ｍｏｂｉｕｓ，１７９０～１８６８）和 约翰 ·李 斯 丁 发 现 ： 就 是 说 ，它 的 曲 面 只 有 一个 ．关 于 莫 比乌 斯
把 一 根 纸 条 扭 转 １８０。后 ，两 头 再 粘 接 起 来 带 的 单 侧 性 ，同学 们 可 如 下 直 观 地 了解 ，如
做 成 的纸 带 圈 ，具 有 魔 术 般 的 性 质 ．普 通 纸 果 给 莫 比乌 斯 带 着 色 ，色 笔 始 终 沿 曲 面 移
沿 河 过 桥 散 步 ．渐 渐 地 ，爱 动脑 筋 的 人 们 提 出 了一 个 问题 ：一个 散 步者 能否 一 次 走 遍 ７
座桥 ，而 且 每 座桥 只许 通 过 一 次 ，最 后仍 回
到起 始 地 点 ．这 就 是 七 桥 问题 ，一 个 著 名 的
图 １
图 ２
图 论 问 题 ．
果 有 偶 数 条 边 连 它 ，这 点 就 称 为 偶 点 ；如 猜 想 是 正 确 的 ．欧 拉 是 这 样 解 决 问题 的 ：既
果 有 奇 数 条 边 连 它 ，就 称 它 为 奇 点 ．我 们 知 然 陆地 是 桥 梁 的 连 接 地 点 ，不 妨 把 图 中被 道 ，能 一 笔 画 的 图 形 只 有 两 类 ：一 类 是 所 河 隔 开 的陆 地 看 成４个 点 ，７座 桥 表示 成 ７条
哥尼斯堡七桥问题
哥尼斯堡七桥问题一、七桥漫步格尼斯堡城是由条顿骑士团在1308年建立，曾作为东普鲁士的首府。
第二次世界大战后，成为前苏联最大的海军基地。
现在的格尼斯堡位于立陶宛和波兰之间。
在第二次世界大战时，法军经这里入侵波兰。
后来苏军也从这里打进德国，所以格尼斯堡是一座名城。
同时这里也诞生过许多伟大人物，其中包括18世纪著名的唯心主义哲学家康德和19世纪的大数学家希尔伯特。
但是，最早给这座城市带来声誉的横跨布列格尔河，把格尼斯堡连成一体的七座桥梁。
这一别致的桥群，引来了众多的游人，同时还引发了数学史上一项重要的研究。
一天又一天，这七座桥上走过了无数的行人，脚下的七桥触发了人们的灵感，一个有趣的问题在民间传开“能否在一次散步中每座桥都走一次，而且只能走一次，最后又回到原来的出发点？”这个问题看似简单，人人都乐意去测试一下自己的智力，可是把全城人的智力加在一起，也没有找到一条合适的路线。
这个问题传开以后，许多欧洲有学问的人也参与思考，同样是一筹莫展。
就这样，格尼斯堡这个“七桥问题”给人们提供了丰富的乐趣和数学兴味，因而使得这座波罗的海的海滨古城闻名遐迩。
二、欧拉与格尼斯堡七桥问题1735年有几名大学生写信给当时正在俄国彼得堡科学院任职的天才数学家欧拉，请他帮助解决。
欧拉并未轻视生活中的小问题，他似乎看到了其中隐藏某种新的数学方法。
事实上，要走遍七座桥的所有走法有7！=5040种，要想一一试验是不可能的，只能另找一种新方法。
欧拉依靠他深厚的数学功底，运用娴熟的变换技巧，经过一年的研究，于1936年，29岁的欧拉向彼得堡科学院提交了一份为《格尼斯堡七桥》的论文，圆满的解决了这一问题。
欧拉不仅解决了七桥问题，而且他提出飞思想导致了一门新的数学分支――“图论”的诞生。
欧拉是如何解决七桥问题的？又是如何证明要想一次走过七座桥是不可能的呢？欧拉的方法十分巧妙：（1）不考虑4个地区的大小、形状，不妨将它们看成是链接桥梁的4个点；（2）不考虑桥梁的曲直、长短，不妨将它们看成连接4个点的7条线。
哥尼斯堡七桥问题与数学抽象
“抽象”是数学的武器，数学的优势 。
我们应该喜欢“抽象”，学会“抽 象”的手段。
为了让大家理解“抽象”的优势， 了解“抽象”的思想、原则、方法和作用
实践“抽象”的过程， 学会“抽象”的手段，喜欢“抽象”。
案例：“哥尼斯堡七桥问题”
一、哥尼斯堡七桥问题
C
A
B
显然要在奇结点间加重复边
如何使所加的边长度最少
归结为求奇结点间的最小
案例
一个邮递员投递信件的街道如图，图上的书 表示各段街道的千米数，他从邮局出发，走 遍各街道，最后回到邮局，走怎样的路线最 短？
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哈密顿环球旅行问题: 十二面体的20个顶点代表世界上20个城市，
能否从某个城市出发在十二面体上依次经过每个 城市恰好一次最后回到出发点？
奇结点少一些好， 少到几个才能“一笔画”呢？
结论
一个点线图是“一笔画”的充分必要条件 它是连通的并且奇结点的个数为0或2。
——（一笔画原理）。 哥尼斯堡七桥问题:“不重复地走过七座桥 ”是不可能的。
欧拉在圣彼得堡科学院发表了有关的论 文，开创了“图论”的先河，也开创了“拓 扑学”的先河
中国邮递员问题
有人把拓扑学说成是“橡皮几何学”，因为橡皮膜 上的图形，随着橡皮膜的拉动，其长度、曲直、面 积等等都将发生变化。此时谈论“有多长”、“有 多大”之类的问题，是毫无意义的，人们感兴趣的 只是图形的位置关系。
不过，在橡皮几何里也有一些图形的性质保持不变 。例如：点变化后仍然是点，线变化后依旧是线， 相交的图形绝不因橡皮的拉伸和弯曲而变得不相交 。
数学方法（手段）—— 数学抽象
欧拉的第一步抽象
哥尼斯堡七桥问题
一、哥尼斯堡七桥问题18世纪在哥尼斯堡城(今俄罗斯加里宁格勒)的普莱格尔河上有7座桥，将河中的两个岛和河岸连结，如图1所示。
城中的居民经常沿河过桥散步，于是提出了一个问题：能否一次走遍7座桥，而每座桥只许通过一次，最后仍回到起始地点。
这就是七桥问题，一个著名的图论问题。
图1这个问题看起来似乎不难，但人们始终没有能找到答案，最后问题提到了大数学家欧拉那里。
欧拉以深邃的洞察力很快证明了这样的走法不存在。
欧拉是这样解决问题的：既然陆地是桥梁的连接地点，不妨把图中被河隔开的陆地看成A、B、C、D4个点，7座桥表示成7条连接这4个点的线，如图2所示。
图2 图3于是“七桥问题”就等价于图3中所画图形的一笔画问题了。
欧拉注意到，每个点如果有进去的边就必须有出来的边，从而每个点连接的边数必须有偶数个才能完成一笔画。
图3的每个点都连接着奇数条边，因此不可能一笔画出，这就说明不存在一次走遍7座桥，而每座桥只许通过一次的走法。
欧拉对“七桥问题”的研究是图论研究的开始，同时也为拓扑学的研究提供了一个初等的例子.二、四色猜想近代三大数学难题之一。
四色猜想的提出来自英国。
1852年，毕业于伦敦大学的弗南西斯.格思里来到一家科研单位搞地图着色工作时，发现了一种有趣的现象：“看来，每幅地图都可以用四种颜色着色，使得有共同边界的国家着上不同的颜色。
”这个结论能不能从数学上加以严格证明呢？他和在大学读书的弟弟格里斯决心试一试。
兄弟二人为证明这一问题而使用的稿纸已经堆了一大叠，可是研究工作没有进展。
1852年10月23日，他的弟弟就这个问题的证明请教他的老师、著名数学家德.摩尔根，摩尔根也没有能找到解决这个问题的途径，于是写信向自己的好友、著名数学家哈密尔顿爵士请教。
哈密尔顿接到摩尔根的信后，对四色问题进行论证。
但直到1865年哈密尔顿逝世为止，问题也没有能够解决。
1872年，英国当时最著名的数学家凯利正式向伦敦数学学会提出了这个问题，于是四色猜想成了世界数学界关注的问题。
七桥问题
七桥问题目录七桥问题故事背景推断方法最终成果展开编辑本段七桥问题1736年29岁的欧拉向圣彼得堡科学院递交了《哥尼斯堡的七座桥》的论文，在解答问题的同时，开创了数学的一个新的分支-----图论与几何拓扑。
也由此展开了数学史上的新进程。
问题提出后，很多人对此很感兴趣，纷纷进行试验，但在相当长的时间里，始终未能解决。
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”。
编辑本段故事背景七桥问题七桥问题Seven Bridges Problem18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?欧拉于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世纪初普鲁士的哥尼斯堡，有一条河穿过，河上有两个小岛，有七座桥把两个岛与河岸联系起来(如左图上)。
有个人提出一个问题：一个步行者怎样才能不重复、不遗漏地一次走完七座桥，最后回到出发点后来大数学家欧拉把它转化成一个几何问题(如左图下)——一笔画问题。
他不仅解决了此问题，且给出了连通图可以一笔画的重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.编辑本段推断方法当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。
哥尼斯堡七桥问题
一、哥尼斯堡七桥问题18世纪在哥尼斯堡城(今俄罗斯加里宁格勒)的普莱格尔河上有7座桥，将河中的两个岛和河岸连结，如图1所示。
城中的居民经常沿河过桥散步，于是提出了一个问题：能否一次走遍7座桥，而每座桥只许通过一次，最后仍回到起始地点。
这就是七桥问题，一个著名的图论问题。
图1这个问题看起来似乎不难，但人们始终没有能找到答案，最后问题提到了大数学家欧拉那里。
欧拉以深邃的洞察力很快证明了这样的走法不存在。
欧拉是这样解决问题的：既然陆地是桥梁的连接地点，不妨把图中被河隔开的陆地看成A、B、C、D4个点，7座桥表示成7条连接这4个点的线，如图2所示。
图2 图3于是“七桥问题”就等价于图3中所画图形的一笔画问题了。
欧拉注意到，每个点如果有进去的边就必须有出来的边，从而每个点连接的边数必须有偶数个才能完成一笔画。
图3的每个点都连接着奇数条边，因此不可能一笔画出，这就说明不存在一次走遍7座桥，而每座桥只许通过一次的走法。
欧拉对“七桥问题”的研究是图论研究的开始，同时也为拓扑学的研究提供了一个初等的例子.二、四色猜想近代三大数学难题之一。
四色猜想的提出来自英国。
1852年，毕业于伦敦大学的弗南西斯.格思里来到一家科研单位搞地图着色工作时，发现了一种有趣的现象：“看来，每幅地图都可以用四种颜色着色，使得有共同边界的国家着上不同的颜色。
”这个结论能不能从数学上加以严格证明呢？他和在大学读书的弟弟格里斯决心试一试。
兄弟二人为证明这一问题而使用的稿纸已经堆了一大叠，可是研究工作没有进展。
1852年10月23日，他的弟弟就这个问题的证明请教他的老师、著名数学家德.摩尔根，摩尔根也没有能找到解决这个问题的途径，于是写信向自己的好友、著名数学家哈密尔顿爵士请教。
哈密尔顿接到摩尔根的信后，对四色问题进行论证。
但直到1865年哈密尔顿逝世为止，问题也没有能够解决。
1872年，英国当时最著名的数学家凯利正式向伦敦数学学会提出了这个问题，于是四色猜想成了世界数学界关注的问题。
简述欧拉的哥尼斯城堡七桥问题及其解答。
简述欧拉的哥尼斯城堡七桥问题及其解答。
（原创实用版）目录1.欧拉的哥尼斯城堡七桥问题2.欧拉的解答方法3.欧拉回路的概念及应用4.欧拉图的定义及性质5.结论正文欧拉的哥尼斯城堡七桥问题是指在 18 世纪的哥尼斯堡城（现属于俄罗斯加里宁格勒），有一条河流穿城而过，形成了两个岛屿。
城市中有七座桥，每个岛屿各有三座桥与其他岛屿相连。
问题在于，如何才能一次走遍所有桥，每座桥只走一次，并最终回到起点。
欧拉在研究这个问题时，提出了一种全新的思维方式。
他将问题抽象为一个图论问题，其中桥梁视为图的边，岛屿视为图的节点。
欧拉通过研究图的性质，发现了一个重要的结论：如果一个图是连通的，且所有顶点的度数都是偶数（除了可能有两个顶点的度数为奇数），那么这个图就可以有一条欧拉回路。
欧拉回路的概念在图论中具有重要意义。
欧拉回路是指在一个图中，通过每条边恰好一次且回到起点的一条回路。
欧拉回路的存在性与图的连通性、顶点的度数等性质密切相关。
根据欧拉的结论，我们可以判断哥尼斯堡城的七桥问题无解。
因为在这个图中，有一个顶点的度数为奇数（即终点），不满足欧拉回路的条件。
欧拉的解答为后来的图论研究奠定了基础，并启发了人们研究更多关于图论的问题。
欧拉图是另一种与欧拉回路相关的概念。
欧拉图是指一个无向图，其中每条边都连接着两个顶点的度数之和为偶数。
欧拉图具有一些有趣的性质，如所有顶点的度数都是偶数，图中不存在奇数长度的环等。
欧拉图的概念对图论的研究和发展起到了重要作用。
总之，欧拉的哥尼斯城堡七桥问题是图论领域的一个经典问题，欧拉通过抽象思维，将问题转化为图论问题，并由此发现了欧拉回路和欧拉图等重要概念。
简述欧拉的哥尼斯城堡七桥问题及其解答。
简述欧拉的哥尼斯城堡七桥问题及其解答。
欧拉的哥尼斯城堡七桥问题是数学史上具有重要意义的问题之一，它以其简单的描述和深刻的解决方法而闻名于世。
在这篇文章中，我将从探讨欧拉的哥尼斯城堡七桥问题的背景和含义开始，逐步深入讨论其解答过程和所带来的启示，从而帮助您更全面、深刻和灵活地理解这一经典问题。
1. 哥尼斯城堡七桥问题的背景和含义哥尼斯城堡七桥问题最早出现在康托尔夫的信末提及的题，它涉及到了一座连接着市区两岸的岛屿与河岸的七座桥，问题是：是否存在一条路径，可以恰好经过每座桥一次且只一次？这个问题看似简单，实质上却涉及了数学中的图论问题，是一道离散数学的经典问题。
通过解答这个问题，我们不仅能够深入理解图论的基本概念，还能够从中感受到数学家们的奇妙思维和深刻见解。
2. 哥尼斯城堡七桥问题的解答过程让我们来看看欧拉是如何解答这一问题的。
欧拉通过巧妙的建模与抽象，将问题转化为了图论中的一个基本问题——欧拉回路的存在性问题。
他发现，只有当每个顶点的度数都是偶数时，才可能存在欧拉回路。
而对于哥尼斯城堡的七座桥来说，其中有两座桥的度数是奇数，因此不可能存在符合要求的路径。
这一广义化的解答方法，为后来图论领域的发展奠定了基础，也引发了人们对数学方法和思维方式的深刻思考。
3. 哥尼斯城堡七桥问题的启示从欧拉的解答过程中，我们不仅能够感受到他对数学方法的精妙应用，还能从中领悟到解决问题的普适性原则。
欧拉的解决方法不依赖于特定的桥的数量和位置，而是基于对整个图结构的抽象分析，这种抽象的思维方式为解决其他复杂问题提供了有益的启示。
欧拉的解答方法还向我们展示了数学家们的严谨和求真精神，这种精神对于我们解决其他领域的问题同样具有深远的影响。
4. 个人观点和理解对于欧拉的哥尼斯城堡七桥问题，我深感敬佩。
欧拉通过对具体问题的抽象分析，不仅解决了问题本身，还奠定了图论领域的基础，为后人提供了解决其他复杂问题的方法和思路。
在我看来，欧拉的解答方法不仅展现了数学的美感，更启示我们在解决其他问题时应该注重抽象思维和普适性原则，追求真理的精神。
数学史上著名的哥尼斯堡七桥问题
数学史上著名的哥尼斯堡七桥问题哥尼斯堡七桥问题是数学史上一道著名的问题，引起了许多数学家的关注和研究。
这个问题的发现者是瑞士数学家欧拉，他在1736年提出了这个问题并给出了解决方法，从而开创了图论的研究领域。
哥尼斯堡七桥问题的描述是：哥尼斯堡城市由一座岛屿和两岸的陆地组成，岛屿上有七座桥连接着不同的地方，问题是是否能够从一个地方出发，经过每座桥仅一次，返回出发地点。
这个问题看似简单，但却涉及到了许多复杂的数学概念和原理。
为了解决这个问题，欧拉引入了图论的概念。
他将岛屿、桥梁和地点抽象成为图的节点和边，通过分析节点和边的关系，他成功地解决了这个问题。
欧拉的解决方法是基于一个重要的原则：如果一个图中有多于两个奇数度的节点，那么无法找到一条路径经过每条边仅一次。
在哥尼斯堡的情况下，岛屿上的每个地点都是奇数度的，因此无法找到这样一条路径。
这一解决方法成为了图论的基础，也为后来的数学研究提供了重要的思路和方法。
哥尼斯堡七桥问题的解决不仅是一个具体问题的解决，更是对图论的奠基。
图论是一门研究图及其性质的学科，它广泛应用于计算机科学、网络科学、运筹学等领域。
图论的发展也推动了数学的发展，为许多实际问题的解决提供了重要的工具和方法。
除了在数学领域有重要的应用，哥尼斯堡七桥问题也在其他领域产生了广泛的影响。
例如，在城市规划中，人们借鉴了哥尼斯堡七桥问题的解决方法，避免了在设计桥梁和交通规划时出现无解的情况。
此外，在计算机科学中，图论的应用也得到了广泛的关注，例如在网络路由、图像处理和社交网络分析等方面。
总的来说，哥尼斯堡七桥问题是一个具有重要历史意义的问题，在数学史和学科发展史上都占有重要的地位。
它的解决不仅推动了图论的发展，也为其他领域的问题解决提供了重要的思路和方法。
哥尼斯堡七桥问题的解决不仅是一项数学成就，更是对人类思维能力的一种挑战和突破。
通过对这个问题的研究，我们能够更好地理解数学的力量和应用，同时也能够培养我们的逻辑思维和问题解决能力。
2.哥尼斯堡七桥问题
著名的哥尼斯堡大学，傍倚于两条支流的河旁， 使这一秀色怡人的区域，又增添了几分庄重的韵 味!有七座桥横跨普累格河及其支流，其中五座把 河岸和河心岛连接起来。这一别致的桥群，古往 今来，吸引了众多的游人来此散步。
早在十八世纪以前，当地的居民便热衷于以 下有趣的问题：能不能设计一次散步，使得七座 桥中的每一座都走过一次，而且只走过一次? 这便是著名的哥尼斯堡七桥问题。
聪明的欧拉，正是在此基础上，经过 悉心研究，确立了著名的“一笔画原理”， 从而成功地解决了哥尼斯堡七桥问题。
一笔画原理：
一个图如果可以一笔画成，那么这个图 中奇数顶点的个数不是0就是2。
下图画的两只动物世界的庞然大物，都 可以用一笔画完成。它们的奇点个数分别为0 和2。这两张图选自《智力世界》一刊，也算 一种别有风趣的例子。
科技馆里的模型
问题的魔力， 竟然吸引了天才的 欧拉(Euler。1707--1783)。这位年轻的 瑞士数学家，以其 独具的慧眼，看出 了这个似乎是趣味 几何问题的潜在意 义。
公元1736年，29岁的欧拉向圣彼得堡科学院递 交了一份题为《哥尼斯堡的七座桥》的论文。论 文的开头是这样写的： “讨论长短大小的几何学分支，一直被人们 热心地研究着。但是还有一个至今几乎完全没有 探索过的分支。莱布尼兹最先提起过它，称之： “位置的几何学”。这个几何学分支讨论只与位 置有关的关系，研究位置的性质；它不去考虑长 短大小，也不牵涉到量的计算。但是至今未有过 令人满意的定义，来刻划这门位置几何学的课题 和方法……”
需要顺便提到的是：既然可由 一笔画画成的脉络，其奇点个数应 不多于两个，那么，两笔划或多笔 划能够画成的脉络，其奇点个数应 有怎样的限制呢？我想，聪明的读 者完全能自行回答这个问题。 一般地，我们有： 含有2n(n>0)个奇点的脉络，需 要n笔划画成。
哥尼斯堡七桥问题
七桥问题的起源
18世纪初，哥尼斯堡的居民开 始对城市中的七座桥梁产生了 浓厚的兴趣。
当时，人们开始思考是否能够 遍历这七座桥梁，每座桥只过 一次，最后回到起始点。
这个问题引起了广泛的关注和 讨论，成为了著名的哥尼斯堡 七桥问题。
02
问题描述
七座桥与哥尼斯堡城市的关系
哥尼斯堡是位于普鲁士王国的一个城市，拥有七座桥梁连接 城市的各个部分。这些桥梁是该城市的重要交通枢纽，也是 文化和历史遗产。
05
结论
哥尼斯堡七桥问题的历史地位和意义
1 2
开启图论研究先河
哥尼斯堡七桥问题被视为图论和欧拉路径研究的 起点，为后续图论学科的发展奠定了基础。
推动数学发展
该问题的解决推动了数学领域中拓扑学和几何学 的发展，对数学理论产生了深远的影响。
3
Hale Waihona Puke 激发探索精神哥尼斯堡七桥问题激发了人们对数学和图论的兴 趣，促使更多人投身于数学研究，推动数学科学 的进步。
物等，以推动数学和其他学科的共同发展。
THANKS
感谢观看
03
欧拉的研究
欧拉对七桥问题的初步探索
欧拉对七桥问题的初步探索始于对哥尼斯堡城市结构的观察。他注意到城市中的七座桥，并 思考是否可以从哥尼斯堡的一个地方开始，遍历所有的桥，每座桥只过一次，最后回到开始 的地方。
欧拉注意到，尽管哥尼斯堡的居民可能认为这是一个有趣的问题，但并没有实际的数学模型 或理论来支持或解决这个问题。
哥尼斯堡七桥问
• 引言 • 问题描述 • 欧拉的研究 • 七桥问题的扩展和影响 • 结论
01
引言
哥尼斯堡背景介绍
01
哥尼斯堡是普鲁士王国的城市， 位于普鲁士东部的奥得河畔，是 重要的交通枢纽和商业中心。
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18世纪东普鲁士哥尼斯堡被普列戈尔河时该城的市民 热衷于这样一个游戏:“一个散步者怎样才能从某块 陆地出发，经每座桥一次且仅一次回到出发点？”
哥尼斯堡七桥问题
七桥问题的分析
七桥问题看起来不难，很多人都想试一试，但没有 人找到答案 .后来有人写信告诉了当时的著名数学家 欧拉.千百人的失败使欧拉猜想,也许那样的走法根本 不可能.1836年,他证明了自己的猜想。 Euler把南北两岸和两个岛抽象成四个点,将连接这 些陆地的桥用连接相应两点的一条线来表示，这样哥 尼斯堡的七桥就转化 转化为如下一个简图：
N
A
B
问题转化为：左图 左图 中是否存在通过每 边一次且仅一次的 封闭路线。
S
欧拉的结论 欧拉证明：一个图中存在通过每边一次且仅一次回 到出发点的路线的充要条件是： 1)图是连通的，即任意两点可由图中的一些边连接 起来； 2)与图中每一顶点相连的边必须是偶数。 由此得出结论：七桥问题无解。 欧拉由七桥问题所引发的研究论文《有关位置的几 何问题的解法”》 （于1736年发表）是图论的 开篇之作，因此称欧拉为图论之父。