5一笔画问题
一笔画问题与图论
一笔画问题与图论所谓—笔画问题就是使笔尖不离开纸面而又不重复地画出一个图形、这个问题起源于十八世纪所谓“哥尼斯堡桥”的难题:在一条河流中有两个小岛,岛与岸之间用七座桥相连(图一),怎样才能不重复地走遍七座桥而回到出发地点?如果我们把岛A、B分别以点v l、v2表示,岸C,D分别以点v3、v4表示,而各桥用连接各点的线表示,就可以得到下面的示意图(图二)、上面的问题就是问是否能一笔画成这样的图、不少人曾为此花费了大量时间,直到1736年大数学家欧拉才解决了这一问题、然而由此引起的对图形的研究却开创了一个新的数学分支,这就是在近代发展很快而且颇受重视的图论、图2我们首先介绍一些图论中最基本的术语,然后看看与上面一笔画问题的有关结论,最后简略地说明一下图论的其它应用、1、图我们把一些点和连接这些点之间的线称为一个图,其中的点叫做顶点,线叫做边、交于同一个顶点的两条边以及同一条边所连接的两个顶点都叫做相邻,而顶点与以它为端点的边之间叫做相关、如图二中与v l相邻的顶点有v2、v3、v4,而与v l相关的边有e l、e2、e3、e4、e6与e5相邻的边有e l、e2、e6、e7,而与e5相关的顶点有v2、v3、只有假设干个顶点而没有边的图叫做空图,而任何两个顶点之间都恰有一条边相连的图叫做完全图、有n个顶点的完全图常记为K n,例如K2就是一条线段,K就是有三个顶点三条边的图,按通常习惯仍叫三角形、32、子图在一个图中,由一部分顶点以及只与这些顶点相关的边所组成的图叫做导出子图,图中一部分边及其端点所组成的图叫做边导出子图,假设边导出子图与原图有完全相同的顶点,就叫做伸延子图、一个图的两个子图假设无公共顶点就叫做不相连的,假设无公共边(可能有公共顶点)就称为边不相连的、图三是一个具体例子、子图是一个相对的概念,假设H是G的子图,那么G可称为H的上图、通过子图来研究较复杂的图是图论中一个基本方法、3、顶点的度在一个图中与任一顶点v有关的边的数目,叫做这个顶点的度,记作d(v),如图三中的G,d(v l)=2,d(v2)=5,d(v3)=4,d(v4)=2,d(v5)=3、这样一来,我们就看到在计算各个顶点的度时,实际上就是计算了边的数目,但每一条边在它的两个顶点处各计算一次,从而我们可以得到:定理一任一个图中各顶点的度数之总和等于其边数的二倍、由此事实,我们知道图中顶点度数之和为偶数,从而奇数度顶点的个数必为偶数、4、连通性在一个图中,我们从任一顶点v0出发,经过与之相关的一条边el到达另一个顶点v l,再经过与v l相关的一条边e2到达v2,……,如此继续下去,便得到一个顶点和边交替出现的序列v0e l v l e2v2……e k v k、当其中所经过的边彼此皆不相同时,我们就叫做一条迹,这时其中诸顶点有可能相同,假设连顶点也都彼此不同,这种迹就叫做路,起点与终点闭合的路又叫做圈、这些都是一些特殊的边导出子图,如图三中的G,假设取v l av2cv3dv2f v5gv3就是—条迹,而v l av2f v5gv3就是—条路,假设取v l av2f v5gv3bv l就得到一个圈、一条迹可以删去一段而成为路、图3一个图中的任意两点都存在一条连接这两点的路,那么称这个图是连通的、对于一个不连通的图,我们可以把它分成假设干个连通的分支、有了这些概念以后,我们就来看看上面的一笔画问题、为了表达方便起见,我们把包含图中所有的边的迹叫做欧拉迹,首尾闭合的欧拉迹叫做欧拉途、如果一个图含有一个欧拉途就说明从任一顶点山发,可以经过每一条边恰好一次并且回到出发点,换言之,它可以一笔画成、这种含有欧拉途的图就叫做欧拉图、不难证明下面两个定理:定理二 一个连通图是欧拉图的充分必要条件是它不含奇数度顶点、定理三 一个连通图含有欧拉迹的充分必要条件是最多有两个奇数度顶点、 由这两个定理可知,一个图可以一笔画成的充分必要条件是,或者不含奇数度顶,或者恰含有两个奇数度顶点、即使复杂的图,也不消一分钟就可以看出它是否能够一笔画成、在我们上面提到的七桥问题中,相应的图的四个顶点皆是奇数度的,所以无法—笔画成,即使不要求回到原出发点,也无法—笔画成、 一笔画问题只是图论中一个很小的侧面、事实上,我们在画出—个图的时候,可以赋予图中的顶点和边以各种不同的含义,从而也就可以用来研究五花八门的问题、下面举几个简单的例子、例— 在世界各国中,必能找到这样两个国家,它们与同样数目的国家有外交关系、我们用顶点表示国家,两国间有外交关系的就用边相连,这样一来就只须证明在任意—个这种图中必有两个顶点有相同的度数,事实上,设诸顶点以v l ,v 2,……v n 表示,假设各顶点的度数皆不相同,那么它们分别是0,1,2,…,(n -1)这n 个数、但这是不可能的,因为既然有0度的顶点就不可能再有n -1度的顶点,故必有两个顶点具有相同的度数、可见与之相应的两国与同样数目的国家有外交关系、例二 平面上有n 个点,其任意两点之间的距离不小于1,试证至多存在3n 对点,其距离恰是l 、以v l ,v 2,…,v n 表示平面上这n 个点,我们规定某两点v i 与v j 的距离恰是1时才用边相连,在如此所得到的图中,边的数日就是距离恰是1的顶点的对数、与任一顶点v 相邻的顶点必在以v 为圆心,1为半径的圆周上,但题设这些点之间的距离又不小于1,所以至多只能有六个顶点与v 相邻,换言之,对于任意1≤i ≤n 皆d 〔v i 〕≤6,于是,1()6ni i d v n =≤∑由定理一,左边就是图中边数的二倍,所以边数≤3n ,即至多有3n 对点距离恰是1、例三 在随意凑集的六个人中,一定能找列三个人,他们或者彼此认识,或者彼此不认识、这是一个Ramsey 问题,曾经是著名的难解问题之一,现在用图论方法很齐易解决、我们用六个点表示六个人,两个人认识就将扪应的两点用线连起来、于是这个问题就转化成下述形式:在任何一个六个顶点的图中,必有三个顶点存在,它们或者连成—个三角形,或者彼此不相邻、设v 是某一顶点,那么其余五个顶点中与v 相邻的顶点数和与v 不相邻的顶点数中必有一个是超过3的、不妨设u 1,u 2,u 3,是与v 相邻的,假设u l ,u 2,u 3中有某两点是相邻的,那么它们与v 将构成——个三角形,假设u 1,u 2,u 3中任意两点都不相邻,那么它们就是题中所要求的三点、下面我们再来看看图论中所研究的其它—些问题、邮路:利用欧拉途的概念可以解决所谓邮递路线问题、我们知道,邮递员总想从邮局出发以最短的路程走遍每一条街道,最后回到邮局,如果这位邮递员所负责的街道可以画成一个欧拉图,那么只须求出其欧拉途就一定是最理想的邮路了、而对于欧拉图要求出其中的欧拉途是不成问题的、但当街道画出一个非欧拉图时,情形就比较复杂了、这时须引入“重量”的概念而转化成求欧拉途的问题、当合理地规定图中的每一条边的重量以后,我们就得到一个所谓“赋重图”、这里的重量可以表示路程的长短,也可以表示运费的多少,也可以表示造价的高低,如此等等,于是有许多实际问题便可转化成求赋重图中的最轻通路问题、图论中已经建立了一些有效的方法、可靠性:要建立一个交通或通讯系统,就要设法使假设干个点之间皆有通路相连,并且还力求使总的造价是比较少的、这一类问题在图论中已通过对一种特殊的子图——“树”的研究得以解决、另一方面,如果在—种交通或通讯系统中任意两点之间都只有一条路相通,那么这种系统是很不可靠的,一旦有一处发生故障,就可能仗整个系统陷于瘫痪,于是图论中又进一步研究了连通的可靠性问题,这主要是将连通程度数量化、货郎担问题:我们把包含图中每一个顶点的路叫做哈密顿路,假设是闭的就叫做哈密顿圈,相应的图就叫做哈密顿图、与欧拉途不同的是哈密顿圈只要求走遍每一个顶点,并不要走遍每条边,著名的货郎担问题与此有关、这个问题是:寻找一条最短路线,使一个货郎不走回头路而走遍几个村镇,这是一个看起来简单却尚未得到解决的问题,没有一个有效方法可以用来判断一个图是否为哈密顿图、印刷电路:当我们设计一种印刷电路时,必须要求有关的电路图是一个平面图,由于我们在画出一个图的时候,其边的长短以及准确位置是无关紧要的,只是关心某条边是连接哪两个顶点而已、所以—个图是否为一个平面图并不是一眼就能看出来的、某些图乍看起来不是平面的,但可以重新画出使成平面图、这在图论中叫做平面嵌入,并且已经找到一些有效方法可以判断任意给出的图是否为平面图,以及如果是平面图怎样进行平面嵌入、四色问题:我们可以把图的顶点或边涂以各种颜色,并研究任意一个图最少要几种颜色)才能合理地进行上色(即使得相邻的顶点或边颜色不同)、著名的四色问题与此有关,四色问题是一种猜想:任一平面图只须四种颜色即可将顶点染色,使每每两相邻顶点皆有不同颜色、这与地图的染色是密切相关的、在图论中图论是一门比较新的学科,它当然可以尽量采取近代数学的概念及方法,诸如集合、映射、矩阵等等来处理其内容,还可以建立图与图之间的一些运算关系、用它可以解决的问题无法估量、图论的内容是丰富的,方法是新颖的,上面罗列的仅是其【一】二而已、。
小学奥数 奇妙的一笔画 精选练习例题 含答案解析(附知识点拨及考点)
所谓图的一笔画,指的就是:从图的一点出发,笔不离纸,遍历每条边恰好一次,即每条边都只画一次,不准重复.从图中容易看出:能一笔画出的图首先必须是连通图.但是否所有的连通图都可以一笔画出呢?下面,我们就来探求解决这个问题的方法.什么样的图形能一笔画成呢?这就是一笔画问题,它是一种有名的数学游戏.我们把一个图形中与偶数条线相连接的点叫做偶点.相应的把与奇数条线相连接的点叫做奇点. 一笔画问题:(1)能一笔画出的图形必须是连通的图形;(2)凡是只由偶点组成的连通图形.一定可以一笔画出.画时可以由任一偶点作为起点.最后仍回到这点; (3)凡是只有两个奇点的连通图形一定可以一笔画出.画时必须以一个奇点作为起点,以另一个奇点为终点; (4)奇点个数超过两个的图形,一定不能一笔画. 多笔画问题:我们把不能一笔画成的图,归纳为多笔画.多笔画图形的笔画数恰等于奇点个数的一半.事实上,对于任意的连通图来说,如果有2n 个奇点(n 为自然数),那么这个图一定可以用n 笔画成.模块一、判断奇偶点【例 1】 我们把一个图形上与偶数条线相连的点叫做偶点,与奇数条线相连的点叫做奇点.下图中,哪些点是偶点?哪些点是奇点?J O I H G FED CBA【考点】一笔画问题 【难度】2星 【题型】解答【解析】 奇点: D H J O 偶点:A B C E F G I 【答案】奇点: D H J O 偶点:A B C E F G I【例 2】 同学们野营时建了9个营地,连接营地之间的道路如图所示,贝贝要给每个营地插上一面旗帜,要求相邻营地的旗帜色彩不同,则贝贝最少需要 种颜色的旗子,如果贝贝从某营地出发,不走重复路线就 (填“能”或“不能”)完成任务.【考点】一笔画问题 【难度】2星 【题型】填空例题精讲知识点拨4-1-5.奇妙的一笔画【关键词】华杯赛,六年级,初赛,第10题【解析】最少需要3种颜色的旗子。
因为中间的三点连成一个三角形,要使这三点所代表营地两粮相邻,要使相邻营地没有相同颜色的旗子,必须各插一种与其它两点不同颜色的旗子。
一笔画问题
一笔画问题:
1、一笔画问题:指下笔后笔不离开纸面,连续不断、又不重复地一笔画成图形。
一个图形能否一笔画成,首先要看它是否是连通图,不是连通图当然不能一笔画成,连通的图形有可能一笔画成。
2、奇数点(奇点):从一点出发的线的条数是单数(1,3,5,7,……),这样的点叫奇数点或奇点。
3、偶数点(偶点):从一点出发的线的条数是双数(2,4,6,8,……),这样的点叫偶数点或偶点。
4、在连通图中,判定一个图形能否一笔画成,关键看奇数点的个数:
①图形中奇数点的个数为0(全部是偶数点)时,给的图形可以一笔画成,从哪个点起笔都可以,从哪个点起笔就回到哪个点。
②图形中奇数点的个数为1时,起笔从奇数点开始,最后仍回到此奇数点结束。
③图形中奇数点的个数为2时,从一个奇数点开始,到另一个奇数点结束。
④图形中奇数点的个数大于2时,这个图形一定不能一笔画成。
5、两条相交线处都有一个交点。
第五讲一笔画问题
第五讲一笔画问题 一天,小明做完作业正在休息,收音机中播放着轻松、悦耳的音乐.他拿了支笔,信手在纸上写了“中”、“日”、“田”几个字.突然,他脑子里闪出一个念头,这几个字都能一笔写出来吗?他试着写了写,“中”和“日”可以一笔写成(没有重复的笔划),但写到“田”字,试来试去也没有成功.下面是他写的字样.(见下图) 这可真有意思!由此他又联想到一些简单的图形,哪个能一笔画成,哪个不能一笔画成呢?下面是他试着画的图样.(见下图) 经过反复试画,小明得到了初步结论:图中的(1)、(3)、(5)能一笔画成;(2)、(4)、(6)不能一笔画成.真奇怪!小明发现,简单的笔画少的图不一定能一笔画得出来.而复杂的笔画多的图有时反倒能够一笔画出来,这其中隐藏着什么奥秘呢?小明进一步又提出了如下问题: 如果说一个图形是否能一笔画出不决定于图的复杂程度,那么这事又决定于什么呢? 能不能找到一条判定法则,依据这条法则,对于一个图形,不论复杂与否,也不用试画,就能知道是不是能一笔画成? 先从最简单的图形进行考察.一些平面图形是由点和线构成的.这里所说的“线”,可以是直线段,也可以是一段曲线.而且为了明显起见,图中所有线的端点或是几条线的交点都用较大的黑点“●”表示出来了. 首先不难发现,每个图中的每一个点都有线与它相连;有的点与一条线相连,有的点与两条线相连,有的点与3条线相连等等. 其次从前面的试画过程中已经发现,一个图能否一笔画成不在于图形是否复杂,也就是说不在于这个图包含多少个点和多少条线,而在于点和线的连接情况如何——一个点在图中究竟和几条线相连.看来,这是需要仔细考察的.第一组(见下图) (1)两个点,一条线. 每个点都只与一条线相连. (2)三个点. 两个端点都只与一条线相连,中间点与两条线连. 第一组的两个图都能一笔画出来. (但注意第(2)个图必须从一个端点画起)第二组(见下图) (1)五个点,五条线. A点与一条线相连,B点与三条线相连,其他的点都各与两条线相连. (2)六个点,七条线.(“日”字图) A点与B点各与三条线相连,其他点都各与两条线相连. 第二组的两个图也都能一笔画出来,如箭头所示那样画.即起点必需是A点(或B点),而终点则定是B点(或A点). 第三组(见下图) (1)四个点,三条线. 三个端点各与一条线相连,中间点与三条线相连. (2)四个点,六条线. 每个点都与三条线相连. (3)五个点,八条线. 点O与四条线相连,其他四个顶点各与三条线相连. 第三组的三个图形都不能一笔画出来. 第四组(见下图) (1)这个图通常叫五角星. 五个角的顶点各与两条线相连,其他各点都各与四条线相连. (2)由一个圆及一个内接三角形构成. 三个交点,每个点都与四条线相连(这四条线是两条线段和两条弧线). (3)一个正方形和一个内切圆构成. 正方形的四个顶点各与两条线相连,四个交点各与四条线相连. (四条线是两条线段和两条弧线). 第四组的三个图虽然比较复杂,但每一个图都可以一笔画成,而且画的时候从任何一点开始画都可以.第五组(见下图) (1)这是“品”字图形,它由三个正方形构成,它们之间没有线相连. (2)这是古代的钱币图形,它是由一个圆形和中间的正方形方孔组成.圆和正方形之间没有线相连. 第五组的两个图形叫不连通图,显然不能一笔把这样的不连通图画出来. 进行总结、归纳,看能否找出可以一笔画成的图形的共同特点,为方便起见,把点分为两种,并分别定名: 把和一条、三条、五条等奇数条线相连的点叫做奇点;把和两条、四条、六条等偶数条线相连的点叫偶点,这样图中的要么是奇点,要么是偶点. 提出猜想:一个图能不能一笔画成可能与它包含的奇点个数有关,对此列表详查: 从此表来看,猜想是对的.下面试提出几点初步结论: ①不连通的图形必定不能一笔画;能够一笔画成的图形必定是连通图形. ②有0个奇点(即全部是偶点)的连通图能够一笔画成.(画时可以任一点为起点,最后又将回到该点). ③只有两个奇点的连通图也能一笔画成(画时必须以一个奇点为起点,而另一个奇点为终点); ④奇点个数超过两个的连通图形不能一笔画成.最后,综合成一条判定法则: 有0个或2个奇点的连通图能够一笔画成,否则不能一笔画成. 能够一笔画成的图形,叫做“一笔画”. 用这条判定法则看一个图形是不是一笔画时,只要找出这个图形的奇点的个数来就能行了,根本不必用笔试着画来画去. 看看下面的图可能会加深你对这条法则的理解.从画图的过程来看:笔总是先从起点出发,然后进入下一个点,再出去,然后再进出另外一些点,一直到最后进入终点不再出来为止.由此可见: ①笔经过的中间各点是有进有出的,若经过一次,该点就与两条线相连,若经过两次则就与四条线相连等等,所以中间点必为偶点.②再看起点和终点,可分为两种情况:如果笔无重复地画完整个图形时最后回到起点,终点和起点就重合了,那么这个重合点必成为偶点,这样一来整个图形的所有点必将都是偶点,或者说有0个奇点;如果笔画完整个图形时最后回不到起点,就是终点和起点不重合,那么起点和终点必定都是奇点,因而该图必有2个奇点,可见有0个或2个奇点的连通图能够一笔画成.。
小学数学《一笔画》练习题(含答案)精选全文
可编辑修改精选全文完整版小学数学《一笔画》练习题(含答案)什么样的图形能一笔画成呢?这就是一笔画问题,它是一种有名的数学游戏.所谓一笔画,就是从图形上的某点出发,笔不离开纸,而且每条线都只画一次不准重复.我们把一个图形中与偶数条线相连接的点叫做偶点.相应的把与奇数条线相连接的点叫做奇点.判断图形能否一笔画的规律:(1)能一笔画出的图形必须是连通的图形;(2)凡是只由偶点组成的连通图形.一定可以一笔画出.画时可以由任一偶点作为起点.最后仍回到这点; (3)凡是只有两个奇点的连通图形一定可以一笔画出.画时必须以一个奇点作为起点.以另一个奇点作为终点;(4)奇点个数超过两个的图形,一定不能一笔画.(一) 一笔画以及多笔画【例1】 观察下面的图形,说明哪些图可以一笔画完,哪些不能,为什么?对于可以一笔画的图形,指明画法.(f)(e)(d)JIH G F ED C BAJ K IHGFED CB A分析:(a )图:可以一笔画,因为只有两个奇点A 、B ;画法为A →头部→翅膀→尾部→翅膀→嘴. (b )图:不能一笔画,因为此图不是连通图.(c )图:不能一笔画,因图中有四个奇点:A 、B 、C 、D.(d )图:可以一笔画,因为只有两个奇点;画法为:A →C →D →A →B →E →F →G →H →I →J →K →B. (e )图:可以一笔画,因为没有奇点;画法可以是:A →B →C →D →E →F →G →H →I →J →B →D →F →H →J →A.(f )图:不能一笔画出,因为图中有八个奇点.[注意]在上面能够一笔画出的图中,画法并不是惟一的.事实上,对于有两个奇点的图来说,任一个奇点都可以作为起点,以另一个奇点作为终点;对于没有奇点的图来说,任一个偶点都可以作为起点,最后仍以这点作为终点.[巩固]判断下列图a、图b、图c能否一笔画.E分析:图a是一个连通的图形,图中只有点A和点F两个奇点,所以它能一笔画,其中一种画法如下:A —M—N—A—F—B—C—B—K—C—D—E—D—L—E—F.‘图b是一个不连通的图形,所以不能一笔画.图c是连通图,图中所有点都是偶点,所以能一笔画.其中一种画法如下:A—B—C—D—E—F—D—A—F —C—A.【例2】右图是某地区所有街道的平面图.甲、乙二人同时分别从A、B出发,以相同的速度走遍所有的街道,最后到达 C.如果允许两人在遵守规则的条件下可以选择最短路径的话,问两人谁能最先到达C?分析:本题要求二人都必须走遍所有的街道最后到达C,而且两人的速度相同.因此,谁走的路程少,谁便可以先到达C.容易知道,在题目的要求下,每个人所走路程都至少是所有街道路程的总和.仔细观察上图,可以发现图中有两个奇点:A和C.这就是说,此图可以以A、C两点分别作为起点和终点而一笔画成.也就是说,甲可以从A出发,不重复地走遍所有的街道,最后到达C;而从B出发的乙则不行.因此,甲所走的路程正好等于所有街道路程的总和,而乙所走的路程则必定大于这个总和,这样甲先到达C.[巩固]在六面体的顶点B和E处各有一只蚂蚁(见右图),它们比赛看谁能爬过所有的棱线,最终到达终点D.已知它们的爬速相同,哪只蚂蚁能获胜?分析:许多同学看不出这是一笔画问题,但利用一笔画的知识,能非常巧妙地解答这道题.这道题只要求爬过所有的棱,没要求不能重复.可是两只蚂蚁爬速相同,如果一只不重复地爬遍所有的棱,而另一只必须重复爬某些棱,那么前一只蚂蚁爬的路程短,自然先到达D点,因而获胜.问题变为从B到D与从E到D哪个是一笔画问题.图中只有E,D两个奇点,所以从E到D可以一笔画出,而从B到D却不能,因此E点的蚂蚁获胜.[数学小游戏] 用一笔画成四条线段把所有的点连起来,怎样画?分析:通过试画,似乎不可以画,但通过仔细观察,对照一笔画的规律,便可发现,若添上两个辅助点,就可画成.如右图:FE DCB ADCBA我们把不能一笔画成的图,归纳为多笔画.多笔画图形的笔画数恰等于奇点个数的一半.事实上,对于任意的连通图来说,如果有2n 个奇点(n 为自然数),那么这个图一定可以用n 笔画成.公式如下: 奇点数÷2=笔画数,即2n ÷2=n.【例3】 判断下列图形能否一笔画.若能,请给出一种画法;若不能,请加一条线或去一条线,将其改成可一笔画的图形.IH G FED CBA 图aH G I KLJ F EDCBA 图b DC HG EFBA图c分析:图a :原图有四个奇点,所以不能一笔画,在B,D 两点之间加一条线后,图中只有两个奇点,故可以一笔画出,如图d 所示.画法:H →A →B →C →D →E →F →I →D →B →I →H →G →F .图b :原图有四个奇点,所以不能用一笔画.去掉K ,L 两点之间的连线,图中只有两个奇点,故 可以一笔画出,如图e 所示.画法:B →C →D →E →F →→J →H →G →I →A →B →K →I →L →E .图c :原图有四个奇点,所以不能用一笔画.在B ,C 两点之间加一条线后,图中只有两个奇点, 故可以一笔画出,如图f 所示.画法:A →E →D →H →A →B →F →C →G →B →C →D注意:a 、b 、c 三个图都是连通的图形,但由于每个图的奇点个数均超过两个,所以都不能一笔画.图dA BCD EFG H IH GI KLJ F EDCB A 图eDC HG EFBA图f[前铺]观察下面的图,看各至少用几笔画成?分析:(1)图中有8个奇点,因此需用4笔画成. (2)图中有12个奇点,需6笔画成. (3)图是无奇点的连通图,可一笔画成.DC BA(2)(1)FEC DB A分析:图(1)中有6个奇点,因此可添上两条(或3条)边后可改为一笔画;又因为这个图中,把这6个奇点任意分为3对后,最多只有两对奇点间有边相连,因此,可去掉两条边后改为一笔画,举例如图(3)~(6).图(2)中有4个奇点,因此,可添上2条(或1条)边后改为一笔画;又因为把奇点按A 与B ,C 与D (或A 与D ,B 与C )分为两对后,每对间均有边相连,因此,可去掉两条(或1条)边后改为一笔画.举例如图(7)~(8).说明:图(6)运用了两种方法,去掉边BC ,添上边AD 与EF.(二)一笔画的实际应用【例5】 18世纪的哥尼斯堡城是一座美丽的城市,在这座城市中有一条布勒格尔河横贯城区,这条河有两条支流在城市中心汇合,汇合处有一座小岛A 和一座半岛D ,人们在这里建了一座公园,公园中有七座桥把河两岸和两个小岛连接起来(如图a).如果游人要一次走过这七座桥,而且对每座桥只许走一次,问如何走才能成功?:这个有趣的问题引起了著名数学家欧拉的注意,他证明了七桥问题中提到的走法根本不存在. 下面,我们考虑如下两个问题:(1)如果再架一座桥,游人能否走遍所有这八座桥?若能,这座桥应架在何处?若不能,请说明理由. (2)架设几座桥可以使游人走遍所有的桥回到出发地?而得到一个由四个点和七条线组成的图形(如图b).在图b 中,点A ,B ,C ,D 四个点均为奇点,显然不能一笔画出这个图形.若将其中的两个奇点改成偶点,即在某两个奇点之间连一条线,这样奇点个数由四个变为两个,此时,图形可以一笔画出.如我们可以选择奇点B ,D ,在B ,D 之间连一条线(架一座桥),如图c .在图c 中只有点A 和C 两个奇点,那么我们可以以A 为起点,C 为终点将图形一笔画出.其中一种画法为:A →C →A →B →A →D →B →D →C所以,如果在河岸B 与小岛D 之间架一座桥,游人就可以不重复地走遍所有的桥.(2)在(1)的基础上,再在另外两个奇点A 与C 之间连一条线(即架一座桥),使这两个奇点也变成偶点,如图d .那么A ,B ,C ,D 四个点均为偶点,所以图d 可以一笔画出,并且可以以任意点为起点,最后 仍回到这个点.其中一种画法为:A →C →A →C →D →A →B →D →B →A这表明:在河岸B 与小岛D 之间架一座桥后,再在小岛A 与河岸C 之间架一座桥,共架设两座桥,就可以使游人不重复地走遍所有的桥并回到出发地.[巩固]如图所示,两条河流的交汇处有两个岛,有七座桥连接这两个岛及河岸.问:一个散步者能否一次不重复地走遍这七座桥?分析:用点表示小岛与河岸,用连接两点的线表示连接相应两地的桥,如图,有2个奇点,所以该图可以一笔画,即可以一次不重复地走遍这七座桥.例如右下图的走法.EDCBA【例6】 有一个邮局,负责21个村庄的投递工作,右图中的点表示村庄,线段表示道路.邮递员从邮局出发,怎样才能不重复地经过每一个村庄,最后回到邮局?分析:图中有两个奇点,所以该图可以一笔画,但因为邮局所在点为奇点,所以要一笔画就不可能回到邮局.又图中A,B,C,D,E,F,G,H,I,J十点均有4条线段与之相连,如果我们将上图一笔画的话,就要经过以上十点各两次,这也不满足题目的要求,所以要将这些点相连的线段去掉一些,使得与这些点相连的线段均只有两条,并且将两个奇点也变成只有两条线段与之相连,这样得到的图形即可一笔画,又只经过每个点一次,并且可以回到邮局,一种可行路线如下:邮局I JHGF E D C B A 邮局邮局【例7】 右图是某博物馆的平面图,相邻两个展厅之间有一扇门相通,每一个展厅都有一门通往馆外.问参观者能否不重复地一次穿过每一扇门?若能,请找出一条可行路径;若不能,请说明理由.如果允许关闭某一扇门,问参观者能否不重复地穿过每一扇开着的门?分析:我们把展厅A,B,C,D,E 及馆外F 看成某个图中的点,把两个展厅之间的门看作是连接表示这两个展厅的点的线.根据题中条件知,馆外F 与A ,B ,C ,D ,E 各展厅相通,这样将点F 与点A ,B ,C ,D ,E 用线连接;展厅A 与展厅B ,C ,D 相通,将点A 与点B ,C ,D 用线连接;展厅B 除与A 相通外,它还与D ,E 展厅相通,将B 与D ,E 连接;除此之外,展厅C ,D 相通,展厅D ,E 相通,将点C ,D 连接,再将点D ,E 连接(如图a).于是本题要解决的问题就变成了能否将图a 一笔画的问题.可以看出:图a 中共有六个点,其中有四个奇点,它们分别为C ,D ,E ,F ,由一笔画的规律可知,图a 不能一笔画.也就是说,参观者不能够不重复地一次穿过每一扇门.如果允许关闭某一扇门,这相当于在图a 中去掉一条线,那么参观者就有可能不重复地一次穿过每一扇门.我们知道,在图a 中有四个奇点C ,D ,E ,F 为了把图a 改成一笔画图形,我们设法减少奇点个数,使奇点数变为两个.为此,我们可以去掉一条连接两个奇点的线,如去掉E 与F 间的连线,相应的图a 就变成了图b .在图b 中,除了原来的C 和D 是奇点外,其余点全部是偶点,故图b 可以一笔画.其中一种画法为:C →F →D →E →B →F →A →B →D →A →C →D .上面的分析表明,如果关闭连接E 、F 两展厅之间的门,参观者就可以不重复地一次穿过每一扇开着的门. 本题与七桥问题类似,只是将行人过桥换成了参观者穿过每一扇门.我们将这个问题转化为一笔画问题来研究.[前铺]右图是某展览馆的平面图,一个参观者能否不重复地穿过每一扇门?如果不能,请说明理由.如果能,应从哪开始走? FFF F E C D BA EB A分析:我们将每个展室看成一个点,室外看成点E ,将每扇门看成一条线段,两个展室间有门相通表示两个点间有线段相连,于是得到下图.能否不重复地穿过每扇门的问题,变为下图是否一笔画问题.EDC BA图中只有A ,D 两个奇点,是一笔画,所以答案是肯定的,应该从A 或D 展室开始走. 【例8】 已知长方体木块的长是80厘米,宽40厘米,高80厘米(如右图),并且要求蜘蛛在爬行过程中只能前进,不能后退,同一条棱不能爬两次.请问这只蜘蛛最多要爬行多少厘米?分析:图中八个顶点均为奇点,所以不能一笔画,要使其能一笔画,至少要去掉三条棱,使上图只有两个奇点,就可以满足一笔画的条件.长方体的棱长总和一定,(80+80+40)×4=800(厘米),因此去掉的三条棱越短,蜘蛛爬过的距离就越远.所以我们去掉三条棱长为40厘米的棱,于是可知,蜘蛛爬行的最远距离为: 800-40×3=680(厘米).蜘蛛的爬行路径为:G →F →C →D →G →H →A →B →E →H(如右图).[注意]这是一个立体图形,它有八个顶点,我们把长方体的棱看作顶点与顶点之间的连线,蜘蛛只能前进不能后退,并且每一条棱不能爬两次,这实质上是一个一笔画问题.【例9】 右图是某小区的街道分布图,街道长度如图所示(单位:公里),图中各点表示不同楼的代号.一辆垃圾清扫车从垃圾站(垃圾站位于C 楼与D 楼之间的P 处)出发要清扫完所有街道后仍回到垃圾站,问怎样走路线最短,最短路线是多少公里?分析:为了少走冤枉路和节省时间,题目中要求最短路线,根据一笔画原理,我们知道一笔画路线就是最短路线.本题要求清扫车从P点出发,仍回到P 点.通过观察上图可知,图中有六个奇点,根据一笔画规律可知,清扫车想清扫完所有街道而又不走重复的路是不可能的.要使清扫车从P 点出发,最后仍回到P 点,就必须把图中所有的奇点都变成偶点,即在两奇点之间添加一条线.在实际问题中,就是清扫车在哪些街道上重复走的问题,由于每条街道的长度不同,因此需要我们考虑清扫车重复走哪条街道才使总路线最短.为使六个奇点都变成偶点,我们可以有下图中的四种方法表示清扫车所走的重复路线,其中填虚线的地方表示的是重复路线.重复的路程分别为:图a :2×2+3=7;图b :3+4×2=11;图C :3×3=9; 图d :3+6×2=15.显然,重复走的路线最短,总路程就最短.从上述计算中就可找到最短路线图,即下面四个图中的图a .408080H G F ED C BA804080H GFED CBA图b 图a图d图c在图a 中,所有点均为偶点,是一笔画图形.清扫车可按如下路径走:P →D →G →D →E →F →G →H →L →H →C →B →L →M →A →B →C →P ,全程为:(1+2+4+2)×2+3×5+2×2+3=40(公里).【例10】 邮递员李文投送邮件的街道以及街道的长度如右图所示(单位:千米),每天小李要从邮局出发,走遍所有街道后回到邮局.请你帮他设计一条最短路线,并计算出这条路线有多少千米?分析:本题仍可以用一笔画图形的方法来解决.在图a 中共有六个奇点E ,F ,G ,H ,I ,J ,把这些奇点配对,每对之间用虚线连接(如图a),其中要用到D 点,这样图中就没有奇点了,从而可以不重复地走遍所有的街道.由于邮递员李文要重复走一些路段,因此重复走的路越短越好,即添上去的重复线段的总长度越短越好.在图a 中H 与E 之间有重叠,这样势必会增加李文所走路程的长度,应作调整.经调整后,将重叠部分去掉便得图b .在图b 的圈形闭路IHGJI 中,I ,J ,G ,H 各点没有连线时是奇点,连线后变成偶点,增加长度为50×2=100千米.而如果连IJ 和HG ,增加的长度仅为10×2=20,由此可知图b 需继续作调整,改成图c ,这种连接方法是最好的,它使李文行走的路线最短.根据以上分析,为了保证添上去的线段之和最短,应遵循下面的两条原则:(1)连线不能有重叠的线段;(2)在每一个圈形闭路上,连线长度之和不能超过 这个闭路总圈长的一半.经过分析可以知道,图c 的连接方法能使邮递员李文行走路线最短,而且能保证李文从邮局出发又回到邮局.这时他的行走路线为:邮局→A →I →J →I →H →G →H →E →D →F →D →G →J →B →C →D →E →邮局 他行走的全程为: (50+15)×4+20×4+10×6+20×2=440(千米).图a图b图c[小结]本题中采用的方法叫做“奇偶点图上作业法”,用这种方法来确定最短路线比较简便实用.此方法可以用下面的口诀来描述:画出路线图,确定奇偶点;奇点对对连,连线不重叠;闭路添连线.不得过半圈.[巩固]右图是某地区街道的平面图,图上的数字表示那条街道的长度.清晨,洒水车从A 出发,要洒遍所有的街道,最后再回到A.问:如何设计洒水路线最合理? 分析:这又是一个最短路线的问题.通过分析可以知道:在洒水路线中,K 是中间点,因此必须成为偶点,这样洒水车必须重复走KC 这条边(如下左图).至此,奇点的个数并未减少,仍是6个.容易得出,洒水车必须重复走的路线有:GF 、IJ 、BC.即洒水路线如下右图.全程45+3+6=54(里).1. (例1)判断下列各图能否一笔画.图aG I H F ECD BA图bF ED CBA分析:图a 中九个点全是偶点,因此可以一笔画,其中一种画法为:A →F →B →G →C →H →D →E →H →l →→F →G →l →E →A .图b 中A ,B ,C ,D 四个点均为奇点,故不可以一笔画.图c 中,只有A,C 为奇点,故可一笔画.其中一种画法为:A →D →E →C →H →N →G →M →F →A →B →C .2. (例3)下列各图至少要用几笔画完?分析:(1)4笔;(2)4笔;(3)2笔;(4)1笔;(5)1笔;(6)1笔.3.(例6)右图是某展览厅的平面图,它由五个展室组成,任两展室之间都有门相通,整个展览厅还有一个进口和一个出口,问游人能否一次不重复地穿过所有的门,并且从入口进,从出口出?分析:把每个展室看作一个结点,整个展厅的外部也看作一个点,两室之间有门相通,可以看作两点之间有边相连.这样,展厅的平面图就转化成了我们数学中的图,一个实际问题也就转化为这个图(如下图)能否一笔画成的问题了,即能否从A出发,一笔画完此图,最后再回到A.上图(b)中,所有的结点都是偶点,因此,一定可以以A作为起点和终点而一笔画完此图.也即游人可以从入口进,一次不重复地穿过所有的门,最后从出口出来.下面仅给出一种参观路线:A→E→B→C→E→F→C→D→F→A.4.(例7)一辆清洁车清扫街道,每段街道长1公里,清洁车由A出发,走遍所有的街道再回到A.怎样走路程最短,全程多少公里?分析:清洁车走的路径为: ABCNPBCDEFMNEFGHOLMHOIJKPLJKA. 即:清洁车必须至少重复走4段1公里的街道,如下图.最短路线全程为28公里.5.(例10)一个邮递员的投递范围如右图,图上的数字表示各段街道的长度.请你设计一条最短的投递路线,并求出全程是多少?分析:邮递员的投递路线如下图,即:路线为:ABCDEDOBOMNLKLGLNEFGHIMOJIJA.最短路线的全程为39+9=48.。
一笔画问题
一笔画问题画一个图案,如果用笔既不重复也不遗漏,纸不离笔,一笔画成,那么就称这个图案是一笔画图案.现在我们来研究的问题是:(1)怎样的图案才能一笔画成?(2)如果一个图案能一笔画成,那么该从哪里起笔到哪里收笔?需提醒大家的是,这些问题与图案中的“奇点”的个数有关.何谓奇点呢?我们知道,任何图案都是由线条(直线或曲线)连成的.在图案中,由三条或三条以上的方向各不相同的线连接在一起的点叫做图案点,通过图案点的线是奇数条就称奇点(当然,通过图案点的线是偶数条就称偶点,现在只需回答前面的问题而与偶点无关).例如,在下面各图案中的奇点个数见统计表(请读者对照图案辨认奇点).统计表:接着就请读者朋友拿起你的笔来逐个试画以上各图案,看能否一笔画成,将结论填在统计表内.并注意体会能一笔画的图案应该怎样画.最后,请根据上表归纳出前面两个问题的答案.【规律】(1)奇点数为0或2的图案可以一笔画成.奇点数多于2的图案不能一笔画成.(2)画奇数为0的图案时,可以选择任意点起笔都能一笔画成;画奇数为2的图案时,必须选择其中的一个奇点起笔,而到另一个奇点收笔才能一笔画成.【练习】1.下面各图案,能一笔画出来吗?试一试.2.容易看出,下面的两个图案都不能一笔画成,请在每个图案上各补画一条线就能使新图案一笔画成了.会吗?3.这是大数学家欧拉曾经研究过的一个著名数学问题----七桥问题.东普士的多尼斯堡城中有一条横贯城区的河流,河上有两个岛,两岸和两岛之间共架有七座桥、如下图所示:问人们能不重复地走遍这七座桥吗?4.回龙州公园的游览点与路线示意图如下.如果要使游人游完所有的游览点而不重复行走的路线,请问入口处和出口处应该设在什么位置?如果一个图形可以用笔在纸上连续不断而且不重复地一笔画成,那么这个图形就叫一笔画。
显然,在下面的图形中,(1)(2)不能一笔画成,故不是一笔画,(3)(4)可以一笔画成,是一笔画。
同学们可能会问:为什么有的图形能一笔画成,有的图形却不能一笔画成呢?一笔画图形有哪些特点?关于这个问题有一个著名的数学故事——哥尼斯堡七桥问题。
一笔画问题
在行测考试中,图形推理中的一笔画问题,一直都是考生在考试中容易失分的题目。
其实主要问题存在于几个方面。
一、考生无法判断,什么样的图形考查的是一笔画;二、对一笔画图形的判断方法不了解。
接下来,中公教育专家卢志喜会从这两个方面给大家揭开一笔画的神秘面纱。
一、什么样的图形是一笔画图形定义:一笔画图形是一个图形从起点到终点可由一笔画成而中间没有间断,一笔画图形点可以重复,而线不可以重复。
一笔画图形具有两个比较明显的特点。
①图形相异;②图形简单;③图形一部分。
因此考生在复习图形推理时,除了要掌握相异图形常考的考点,点、线之外,还要掌握一笔画。
在复习备考的过程中首先要掌握一些简单的一笔画图形。
例如:长方形、正方形、三角形、五角星、圆。
当出现这些基本图形,或者在简单图形上增减了部分线条时,有一定的敏感性。
二、如何判断一个图形是否是一笔画图形方法一、奇偶点判断法奇点:从一个点引出的线条数为奇数;偶点:从一点引出的线条数为偶数。
规律:⒈凡是奇点数为2或者0的图形,一定可以一笔画成。
画时必须把一个奇点为起点,另一个奇点终点。
(利用奇点数判断,图形必须是一部分,比如“回”,奇点数为0,但是不能一笔画)2.其他情况的图都不能一笔画出。
(有偶数个奇点除以二便可算出此图需几笔画成。
)利用奇偶点法判断下列几个图形是否为一笔画图形,非一笔画图形需几笔画成?分析:图形1.奇点数为2,偶点为2,可以一笔画成。
图2.奇点为0,偶点为3,可一笔画。
图3.奇点为6,偶点为0,三笔可画成。
图4.奇点为0,偶点为10,可一笔画。
图5.奇点为4,偶点为5,可2笔画。
图6.奇点为4,可2笔画。
奇偶点判断法规律适合一切一笔画图形。
方法二、区域连通法规律:1、平面内区域可以构成两两连通的区域(表示图形没有单独的出头的线条),且区域之间属于单连通,这样的图形可以一笔画。
(单连通表示从一个区域到另一个区域只有唯一的路径,且经过的区域不能重复)利用区域连通法,判断下列几个图形是否为一笔画图形?分析:首先对图形进行区域划分,如下:图1.区域1到区域2是单连通,可以一笔画。
小学二年级奥数下册第五讲 一笔画问题习题+答案
第五讲一笔画问题一天,小明做完作业正在休息,收音机中播放着轻松、悦耳的音乐.他拿了支笔,信手在纸上写了“中”、“日”、“田”几个字.突然,他脑子里闪出一个念头,这几个字都能一笔写出来吗?他试着写了写,“中”和“日”可以一笔写成(没有重复的笔划),但写到“田”字,试来试去也没有成功.下面是他写的字样.(见下图)这可真有意思!由此他又联想到一些简单的图形,哪个能一笔画成,哪个不能一笔画成呢?下面是他试着画的图样.(见下图)经过反复试画,小明得到了初步结论:图中的(1)、(3)、(5)能一笔画成;(2)、(4)、(6)不能一笔画成.真奇怪!小明发现,简单的笔画少的图不一定能一笔画得出来.而复杂的笔画多的图有时反倒能够一笔画出来,这其中隐藏着什么奥秘呢?小明进一步又提出了如下问题:如果说一个图形是否能一笔画出不决定于图的复杂程度,那么这事又决定于什么呢?能不能找到一条判定法则,依据这条法则,对于一个图形,不论复杂与否,也不用试画,就能知道是不是能一笔画成?先从最简单的图形进行考察.一些平面图形是由点和线构成的.这里所说的“线”,可以是直线段,也可以是一段曲线.而且为了明显起见,图中所有线的端点或是几条线的交点都用较大的黑点“●”表示出来了.首先不难发现,每个图中的每一个点都有线与它相连;有的点与一条线相连,有的点与两条线相连,有的点与3条线相连等等.其次从前面的试画过程中已经发现,一个图能否一笔画成不在于图形是否复杂,也就是说不在于这个图包含多少个点和多少条线,而在于点和线的连接情况如何——一个点在图中究竟和几条线相连.看来,这是需要仔细考察的.第一组(见下图)(1)两个点,一条线.每个点都只与一条线相连.(2)三个点.两个端点都只与一条线相连,中间点与两条线连.第一组的两个图都能一笔画出来.(但注意第(2)个图必须从一个端点画起)第二组(见下图)(1)五个点,五条线.A点与一条线相连,B点与三条线相连,其他的点都各与两条线相连.(2)六个点,七条线.(“日”字图)A点与B点各与三条线相连,其他点都各与两条线相连.第二组的两个图也都能一笔画出来,如箭头所示那样画.即起点必需是A点(或B点),而终点则定是B点(或A点).第三组(见下图)(1)四个点,三条线.三个端点各与一条线相连,中间点与三条线相连.(2)四个点,六条线.每个点都与三条线相连.(3)五个点,八条线.点O与四条线相连,其他四个顶点各与三条线相连.第三组的三个图形都不能一笔画出来.第四组(见下图)(1)这个图通常叫五角星.五个角的顶点各与两条线相连,其他各点都各与四条线相连.(2)由一个圆及一个内接三角形构成.三个交点,每个点都与四条线相连(这四条线是两条线段和两条弧线).(3)一个正方形和一个内切圆构成.正方形的四个顶点各与两条线相连,四个交点各与四条线相连.(四条线是两条线段和两条弧线).第四组的三个图虽然比较复杂,但每一个图都可以一笔画成,而且画的时候从任何一点开始画都可以.第五组(见下图)(1)这是“品”字图形,它由三个正方形构成,它们之间没有线相连.(2)这是古代的钱币图形,它是由一个圆形和中间的正方形方孔组成.圆和正方形之间没有线相连.第五组的两个图形叫不连通图,显然不能一笔把这样的不连通图画出来.进行总结、归纳,看能否找出可以一笔画成的图形的共同特点,为方便起见,把点分为两种,并分别定名:把和一条、三条、五条等奇数条线相连的点叫做奇点;把和两条、四条、六条等偶数条线相连的点叫偶点,这样图中的要么是奇点,要么是偶点.提出猜想:一个图能不能一笔画成可能与它包含的奇点个数有关,对此列表详查:从此表来看,猜想是对的.下面试提出几点初步结论:①不连通的图形必定不能一笔画;能够一笔画成的图形必定是连通图形.②有0个奇点(即全部是偶点)的连通图能够一笔画成.(画时可以任一点为起点,最后又将回到该点).③只有两个奇点的连通图也能一笔画成(画时必须以一个奇点为起点,而另一个奇点为终点);④奇点个数超过两个的连通图形不能一笔画成.最后,综合成一条判定法则:有0个或2个奇点的连通图能够一笔画成,否则不能一笔画成.能够一笔画成的图形,叫做“一笔画”.用这条判定法则看一个图形是不是一笔画时,只要找出这个图形的奇点的个数来就能行了,根本不必用笔试着画来画去.看看下面的图可能会加深你对这条法则的理解.从画图的过程来看:笔总是先从起点出发,然后进入下一个点,再出去,然后再进出另外一些点,一直到最后进入终点不再出来为止.由此可见:①笔经过的中间各点是有进有出的,若经过一次,该点就与两条线相连,若经过两次则就与四条线相连等等,所以中间点必为偶点.②再看起点和终点,可分为两种情况:如果笔无重复地画完整个图形时最后回到起点,终点和起点就重合了,那么这个重合点必成为偶点,这样一来整个图形的所有点必将都是偶点,或者说有0个奇点;如果笔画完整个图形时最后回不到起点,就是终点和起点不重合,那么起点和终点必定都是奇点,因而该图必有2个奇点,可见有0个或2个奇点的连通图能够一笔画成.习题五1.下面的各个小图形都是由点和线组成的.请你仔细观察后回答:①与一条线相连的有哪些点?②与二条线相连的有哪些点?③与三条线相连的有哪些点?④与四条线或四条以上的线相连的有哪些点?2.若把与奇数条线相连的点叫做奇点,把与偶数条线相连的点叫偶点,那么请你回答:①有0个奇点(即全部是偶点)的图形有哪些?②有2个奇点的图形有哪些?③有4个或4个以上奇点的图形有哪些?④连通图形有哪些?不连通图形有哪些?3.如果笔在纸上连续不断、又不重复地一笔画成的图形叫一笔画,自己动笔实际画画看,然后回答:①哪些图形能够一笔画成?②哪些图形不能一笔画成?4.把以上各向联系起来看,进行归纳,找出规律然后回答:①如果把各部分连结在一起的图形叫做连通图形,那么能一笔画出的图形必定是连通图形;而不是连通图形必定不能一笔画出.这句话说得对吗?②有0个奇点(即全部是偶点)的连通图形一定可以一笔画出来(画时可以以任一点为起点,最后必能回到该点),这句话对吗?③只有两个奇点的连通图形也能一笔画出来,但要注意画时必须以一个奇点为起点,而以另一个奇点为终点,这句话对吗?④奇点个数超过两个的图形不能一笔画出来.这句话对吗?5.从画图过程的角度,进一步理解所发现的一些规律.习题五解答1.解:见下图①与一条线相连的点有:(在图中画成黑点,下同.)②与两条线相连的点有:③与三条线相连的点有:④与四条及四条以上的线相连的点有:2.解:①有0个奇点(即全部是偶点)的图形是:(1)、(5)、(10);②有2个奇点的图形是:(2)、(3)、(6)、(7);③有4个奇点的图形是:(4)、(9)有6个奇点的图形是:(8).④(1)~(10)是连通图形,(11)不是连通图形.3.解:①一笔画有:(1)、(5)、(10)、(2)、(3)、(6)、(7).②不能一笔画出的图形是:(4)、(8)、(9)、(11).4.解:①对;②对;③对;④对.5.解:(略)请看书.。
一笔画问题及解决策略
一笔画问题及解决策略一、问题提出一笔画是一个大问题,为了更好的解决这个问题,我们从生活提出一笔画问题。
我们先看一个公路检查员的问题:他为了检查几个城市之间的若干公路,希望在这些城市和公路组成的公路系统中找出一条路线,使他能不重复地恰好通过每条公路一次,而经过每个城市的次数不限.这就是拓扑学中的数学问题。
二、问题解决(一) 数学化我们把这问题数学化,以点表示城市,以弧表示公路,这样构成的网络图就表示某个简单公路系统。
(二)点线图用点线图表示四个不同的公路系统。
如图所示:(三)一笔画的含义一个图形由一笔构成叫一笔画.对于平面图形的一笔画与多笔画问题,通常的几何方法是无能为力的,因为一个图形能否一笔画,与图形的大小、形状等几何概念都没有关系,而是与图形中线段的数目及连接关系有关,我们可以随意地将图形拉伸、压缩或弯曲,甚至在保持端点不动的前提下,还可以将某些线段“搬家”,只要图形的整体结构不变,能否一笔画的性质也就不会改变.(四)一笔画图形的判别著名的哥尼斯堡七桥问题实质上就是一个一笔画问题。
欧拉最终证明了这个图形是不能一笔画成的,并在关于七桥问题的报告中得到了任一网络图能否一笔画的判别法则。
1。
必要条件一个网络图是由有限个点和有限条曲线组成的平面图形,这些点和线分别称为网络的顶点和弧。
如果从网络的一个顶点出发,一条弧连着一条弧地把所有的弧都画出,且每条弧都只画一次,而经过每个顶点的次数不限,就称该网络能一笔画.当一个网络能一笔画时,只有两种情形:一是开放图形,只有起点和终点的指数为奇数,其余顶点的指数均为偶数;二是封闭图形,所有顶点的指数均为偶数。
我们称指数为奇数的顶点为奇顶点,指数为偶数的顶点为偶顶点,那么当一个网络能一笔画时,奇顶点个数必为0或2,所以,连通且奇顶点的个数是0或2,是一个网络图能一笔画的必要条件。
(1)。
凡是由偶点组成的连通图,一定可以一笔画成.画时可以把任一偶点为起点,最后一定能以这个点为终点画完此图。
一笔画问题
故事发生在18世纪的哥尼斯堡城.流经那里的一条 河中有两个小岛,还有七座桥把这两个小岛与河岸 联系起来,
那里风景优美,游人众多.在这美丽的地方, 人们议论着一个有趣的问题:一个游人怎样 才能不重复地一次走遍七座桥,最后又回到 出发点呢?
直到1836年,瑞士著名的数学家欧拉才证明了 这个问题的不可能性。 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.这样,一个实际问题就转化为一个几何 图形(如下图)能否一笔画出的问题了。
图⑴
偶点个数
能否一笔画
图⑵
图⑶
图⑷
奇点个数
偶点个数
能否一笔画
图(5)
图(6)
图பைடு நூலகம்7)
一个连通的图形,我们要根据图形中奇点的个数来 判断能否一笔画成: (1)凡没有奇点,只有偶点的图形,一定可以一 笔画成。画时可从任意偶点起笔,最后仍回到这点。
(2)凡只有两个奇点的图形,一定可以一笔画成。 画时要以一个奇点为起点,另一个奇点为终点。
任何图形都是由点、线组成,图形中的点可以 分为偶点和奇点两大类。
凡是从一个点出发的线的 数目是偶数的叫偶点 。 凡是从一个点出发的线的 数目是奇数的叫奇点 。
A
A是偶点。
B B是奇点。
下面哪些是奇点,哪些是偶点?
● ●
●
1.奇点
2.奇点
3.奇点
● ●
●
4.偶点
5.偶点
6.偶点
请找出每个图的奇点、偶点个数。试着画一画,看 能否一笔画成,再完成表格,从中你能发现什么规律? 奇点个数
关于一笔画问题的经典探讨PPT培训课件
一笔画定理及其证明
一笔画定理
一个连通图形可以一笔画成当且仅当该图形中奇数个顶点的度数之和为2。
证明过程
首先,根据连通性规则,图形必须是连通的。然后,根据奇偶性规则,如果图 形中奇数个顶点的度数之和为2,则该图形可以一笔画成;如果图形中奇数个顶 点的度数之和不为2,则该图形不能一笔画成。
一笔画定理的应用实例
应用
一笔画问题在计算机科学、电子工 程、运筹学等领域都有广泛的应用。
一笔画问题的重要性和应用领域
理论价值
一笔画问题在数学理论中具有重 要的价值,是图论、组合数学等 领域的重要研究课题之一。
应用价值
一笔画问题在计算机图形学、电 路设计、物流规划等领域都有广 泛的应用,可以帮助人们解决一 系列实际问题。
06
一笔画问题的实际应用案例
地图着色问题
算法设计
解决地图着色问题需要设计一种有效的算法,能够判断给定的地图是否可以一笔画成,并找出最少所需的颜色数 量。常用的算法包括贪心算法、回溯算法等。
实例分析
地图着色问题可以通过实例来分析,例如给定一个包含多个国家的地图,如何使用最少的颜色对各个国家进行着 色,使得相邻的国家颜色不同。
判断一笔画图形
通过计算图形中奇数个顶点的度数之 和,可以判断该图形是否可以一笔画 成。
设计一笔画图案
解决实际问题
一笔画定理在计算机科学、电子工程、 机械工程等领域都有广泛的应用,例 如在电路设计和布线、机器人路径规 划等方面。
利用一笔画定理,可以设计出具有特 定形状和结构的一笔画图案。
03
一笔画问题的经典问题解析
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一个顶点的度数为奇数,意味着该顶点是起点或 终点。
小学奥数教程:奇妙的一笔画_全国通用(含答案)
所谓图的一笔画,指的就是:从图的一点出发,笔不离纸,遍历每条边恰好一次,即每条边都只画一次,不准重复.从图中容易看出:能一笔画出的图首先必须是连通图.但是否所有的连通图都可以一笔画出呢?下面,我们就来探求解决这个问题的方法.什么样的图形能一笔画成呢?这就是一笔画问题,它是一种有名的数学游戏.我们把一个图形中与偶数条线相连接的点叫做偶点.相应的把与奇数条线相连接的点叫做奇点. 一笔画问题:(1)能一笔画出的图形必须是连通的图形;(2)凡是只由偶点组成的连通图形.一定可以一笔画出.画时可以由任一偶点作为起点.最后仍回到这点; (3)凡是只有两个奇点的连通图形一定可以一笔画出.画时必须以一个奇点作为起点,以另一个奇点为终点; (4)奇点个数超过两个的图形,一定不能一笔画. 多笔画问题:我们把不能一笔画成的图,归纳为多笔画.多笔画图形的笔画数恰等于奇点个数的一半.事实上,对于任意的连通图来说,如果有2n 个奇点(n 为自然数),那么这个图一定可以用n 笔画成.模块一、判断奇偶点【例 1】 我们把一个图形上与偶数条线相连的点叫做偶点,与奇数条线相连的点叫做奇点.下图中,哪些点是偶点?哪些点是奇点?J O I H G FED CBA【考点】一笔画问题 【难度】2星 【题型】解答 【解析】 奇点: D H J O 偶点:A B C E F G I 【答案】奇点: D H J O 偶点:A B C E F G I【例 2】 同学们野营时建了9个营地,连接营地之间的道路如图所示,贝贝要给每个营地插上一面旗帜,要求相邻营地的旗帜色彩不同,则贝贝最少需要 种颜色的旗子,如果贝贝从某营地出发,不走重复路线就 (填“能”或“不能”)完成任务.【考点】一笔画问题 【难度】2星 【题型】填空 【关键词】华杯赛,六年级,初赛,第10题 【解析】 最少需要3种颜色的旗子。
因为中间的三点连成一个三角形,要使这三点所代表营地两粮相邻,要使相邻营地没有相同颜色的旗子,必须各插一种与其它两点不同颜色的旗子。
小学数学奥数测试题笔画问题_人教版-学习文档
2019年小学奥数智巧趣题专题——一笔画问题1.判断下列图a、图b、图c能否一笔画.2.下面图形能不能一笔画成?若果能,应该怎样画?3.下图中不能一笔画成,请你在下图中添加最少的线段,将其改成一笔画的图形,并画出路线图.4.下图中的线段表示小路,请你仔细观察,认真思考,能够不重复的爬遍小路的是甲蚂蚁还是乙蚂蚁?该怎样爬?5.下图是儿童乐园的道路平面图,要使游客走遍每条路并且不重复,那么出、入口应设在哪里?6.邮递员叔叔向11个地点送信一次信,不走重复路,怎样走最合适?7.观察下面的图,看各至少用几笔画成?8.判断下列图形能否一笔画.若能,请给出一种画法;若不能,请加一条线或去一条线,将其改成可一笔画的图形.9.18世纪的哥尼斯堡城是一座美丽的城市,在这座城市中有一条布勒格尔河横贯城区,这条河有两条支流在城市中心汇合,汇合处有一座小岛A和一座半岛D,人们在这里建了一座公园,公园中有七座桥把河两岸和两个小岛连接起来(如图a).如果游人要一次走过这七座桥,而且对每座桥只许走一次,问如何走才能成功?10.右图是某展览厅的平面图,它由五个展室组成,任两展室之间都有门相通,整个展览厅还有一个进口和一个出口,问游人能否一次不重复地穿过所有的门,并且从入口进,从出口出?11.一条小虫沿长6分米,宽4分米,高5分米的长方体的棱爬行.如果它只能进不能退,并且同一条棱不能爬两次,那么它最多能爬多少分米?12.如图是某餐厅的平面图,共有五个小厅,相邻两厅之间有门相通,并且设有入口.请问你能否从入口进入一次不重复地穿过所有的门.如果可以,请指明穿行路线,如果不能,应关闭哪个门就可以办到?13.在3×3的方阵中每个小正方形的边长都是100 米.小明沿线段从A点到B 点,不许走重复路,他最多能走多少米?14.一个邮递员投递信件要走的街道如右图所示,图中的数字表示各条街道的千米数,他从邮局出发,要走遍各街道,最后回到邮局.怎样走才能使所走的行程最短?全程多少千米?第 1 页参考答案1.图a和图c能,图b不能。
小学奥数4-1-5 奇妙的一笔画.专项练习及答案解析
所谓图的一笔画,指的就是:从图的一点出发,笔不离纸,遍历每条边恰好一次,即每条边都只画一次,不准重复.从图中容易看出:能一笔画出的图首先必须是连通图.但是否所有的连通图都可以一笔画出呢?下面,我们就来探求解决这个问题的方法.什么样的图形能一笔画成呢?这就是一笔画问题,它是一种有名的数学游戏. 我们把一个图形中与偶数条线相连接的点叫做偶点.相应的把与奇数条线相连接的点叫做奇点. 一笔画问题:(1)能一笔画出的图形必须是连通的图形; (2)凡是只由偶点组成的连通图形.一定可以一笔画出.画时可以由任一偶点作为起点.最后仍回到这点;(3)凡是只有两个奇点的连通图形一定可以一笔画出.画时必须以一个奇点作为起点,以另一个奇点为终点;(4)奇点个数超过两个的图形,一定不能一笔画. 多笔画问题:我们把不能一笔画成的图,归纳为多笔画.多笔画图形的笔画数恰等于奇点个数的一半.事实上,对于任意的连通图来说,如果有2n 个奇点(n 为自然数),那么这个图一定可以用n 笔画成.模块一、判断奇偶点【例 1】 我们把一个图形上与偶数条线相连的点叫做偶点,与奇数条线相连的点叫做奇点.下图中,哪些点是偶点?哪些点是奇点?J O I H G FED CBA【考点】一笔画问题 【难度】2星 【题型】解答 【解析】 奇点:D H J O 偶点:A B CEFG I【答案】奇点: D H J O 偶点:A B C E F G I【例 2】 同学们野营时建了9个营地,连接营地之间的道路如图所示,贝贝要给每个营地插上一面旗帜,要求相邻营地的旗帜色彩不同,则贝贝最少需要 种颜色的旗子,如果贝贝从某营地出发,不走重复路线就 (填“能”或“不能”)完成任务.例题精讲知识点拨4-1-5.奇妙的一笔画【考点】一笔画问题 【难度】2星 【题型】填空 【关键词】华杯赛,六年级,初赛,第10题【解析】 最少需要3种颜色的旗子。
因为中间的三点连成一个三角形,要使这三点所代表营地两粮相邻,要使相邻营地没有相同颜色的旗子,必须各插一种与其它两点不同颜色的旗子。
一个有趣的5X5方阵一笔画问题
⼀个有趣的5X5⽅阵⼀笔画问题
这个问题是在我上⼩学时同学告诉我的,当时觉得好玩,就随便瞎画这玩⼉,不过从⼩学到⼤学,没有⼀次画成功过。
这个问题起初同学告诉我的时候,图不是这样画的,我只是为了好表达,将问题抽象成⽹格了,原问题是说有25个⼩球,如下图:
⽤⼀笔画,将所有蓝⾊⼩球串起来,要求画出的线不允许超过矩阵之外,不允许斜,且每个⼩球只被经过⼀次。
两种对问题描述的本质是⼀样的。
答案是我的⼤学同学⽤数学⽅法找到的,本质上这确实是⼀个数学问题,他给出的结论是:不可能存在⼀条满⾜要求的路线,证明过程如下:
将⼩球相间着涂成不同颜⾊,这样,就出现⿊球相邻的周围是⽩球,⽩球相邻的周围是⿊球(忽略橙⾊球)。
换句话说,假如要连线的话,被这条线连起来的⼩球形成的顺序串⼉,⼀定是⿊⽩⼩球相间的,不可能出现同⾊⼩球相邻。
另外,数⼀数⿊⾊和⽩⾊⼩球的个数,你会发现,⿊球有13个,⽩球有11个,这就存在⼀个⽭盾:要求把所有⿊⾊和⽩⾊球都串起来的话,就会出现,13个⿊球和11个⽩球异⾊相间地出现在⼀个序列⾥。
⽽这中情况不可能出现,因为异⾊相间的有限序列,两⾊个数相差不可能超过1,即出现⽭盾。
到这⾥,确实感觉我的同学的⽅法很巧妙,甚是佩服。
虽然知道此题的结果,但作为⼀个程序员还是⼿痒,⼼⽣要写⼀个可视化寻路算法。
请参考⽂章链接《》和《》,附程序链接和。
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第五讲一笔画问题
一天,小明做完作业正在休息,收音机中播放着轻松、悦耳的音乐.他拿了支笔,信手在纸上写了“中”、“日”、“田”几个字.突然,他脑子里闪出一个念头,这几个字都能一笔写出来吗?他试着写了写,“中”和“日”可以一笔写成(没有重复的笔划),但写到“田”字,试来试去也没有成功.下面是他写的字样.(见下图)
这可真有意思!由此他又联想到一些简单的图形,哪个能一笔画成,哪个不能一笔画成呢?下面是他试着画的图样.(见下图)
经过反复试画,小明得到了初步结论:图中的(1)、(3)、(5)能一笔画成;(2)、(4)、(6)不能一笔画成.真奇怪!小明发现,简单的笔画少的图不一定能一笔画得出来.而复杂的笔画多的图有时反倒能够一笔画出来,这其中隐藏着什么奥秘呢?小明进一步又提出了如下问题:
如果说一个图形是否能一笔画出不决定于图的复杂程度,那么这事又决定于什么呢?
能不能找到一条判定法则,依据这条法则,对于一个图形,不论复杂与否,也不用试画,就能知道是不是能一笔画成?
先从最简单的图形进行考察.一些平面图形是由点和线构成的.这里所说的“线”,可以是直线段,也可以是一段曲线.而且为了明显起见,图中所有线的端点或是几条线的交点都用较大的黑点“●”表示出来了.
首先不难发现,每个图中的每一个点都有线与它相连;有的点与一条线相连,有的点与两条线相连,有的点与3条线相连等等.
其次从前面的试画过程中已经发现,一个图能否一笔画成不在于图形是否复杂,也就是说不在于这个图包含多少个点和多少条线,而在于点和线的连接情况如何——一个点在图中究竟和几条线相连.看来,这是需要仔细考察的.第一组(见下图)
(1)两个点,一条线.
每个点都只与一条线相连.
(2)三个点.
两个端点都只与一条线相连,中间点与两条线连.
第一组的两个图都能一笔画出来.
(但注意第(2)个图必须从一个端点画起)第二组(见下图)
(1)五个点,五条线.
A点与一条线相连,B点与三条线相连,其他的点都各与两条线相连.
(2)六个点,七条线.(“日”字图)
A点与B点各与三条线相连,其他点都各与两条线相连.
第二组的两个图也都能一笔画出来,如箭头所示那样画.即起点必需是A点(或B点),而终点则定是B点(或A点).
第三组(见下图)
(1)四个点,三条线.
三个端点各与一条线相连,中间点与三条线相连.
(2)四个点,六条线.
每个点都与三条线相连.
(3)五个点,八条线.
点O与四条线相连,其他四个顶点各与三条线相连.
第三组的三个图形都不能一笔画出来.
第四组(见下图)
(1)这个图通常叫五角星.
五个角的顶点各与两条线相连,其他各点都各与四条线相连.
(2)由一个圆及一个内接三角形构成.
三个交点,每个点都与四条线相连(这四条线是两条线段和两条弧线).
(3)一个正方形和一个内切圆构成.
正方形的四个顶点各与两条线相连,四个交点各与四条线相连.
(四条线是两条线段和两条弧线).
第四组的三个图虽然比较复杂,但每一个图都可以一笔画成,而且画的时候从任何一点开始画都可以.第五组(见下图)
(1)这是“品”字图形,它由三个正方形构成,它们之间没有线相连.
(2)这是古代的钱币图形,它是由一个圆形和中间的正方形方孔组成.圆和正方形之间没有线相连.
第五组的两个图形叫不连通图,显然不能一笔把这样的不连通图画出来.
进行总结、归纳,看能否找出可以一笔画成的图形的共同特点,为方便起见,把点分为两种,并分别定名:
把和一条、三条、五条等奇数条线相连的点叫做奇点;把和两条、四条、六条等偶数条线相连的点叫偶点,这样图中的要么是奇点,要么是偶点.
提出猜想:一个图能不能一笔画成可能与它包含的奇点个数有关,对此列表详查:
从此表来看,猜想是对的.下面试提出几点初步结论:
①不连通的图形必定不能一笔画;能够一笔画成的图形必定是连通图形.
②有0个奇点(即全部是偶点)的连通图能够一笔画成.(画时可以任一点为起点,最后又将回到该点).
③只有两个奇点的连通图也能一笔画成(画时必须以一个奇点为起点,而另一个奇点为终点);
④奇点个数超过两个的连通图形不能一笔画成.最后,综合成一条判定法则:
有0个或2个奇点的连通图能够一笔画成,否则不能一笔画成.
能够一笔画成的图形,叫做“一笔画”.
用这条判定法则看一个图形是不是一笔画时,只要找出这个图形的奇点的个数来就能行了,根本不必用笔试着画来画去.
看看下面的图可能会加深你对这条法则的理解.
从画图的过程来看:笔总是先从起点出发,然后进入下一个点,再出去,然后再进出另外一些点,一直到最后进入终点不再出来为止.由此可见:
①笔经过的中间各点是有进有出的,若经过一次,该点就与两条线相连,若经过两次则就与四条线相连等等,所以中间点必为偶点.
②再看起点和终点,可分为两种情况:如果笔无重复地画完整个图形时最后回到起点,终点和起点就重合了,那么这个重合点必成为偶点,这样一来整个图形的所有点必将都是偶点,或者说有0个奇点;如果笔画完整个图形时最后回不到起点,就是终点和起点不重合,那么起点和终点必定都是奇点,因而该图必有2个奇点,可见有0个或2个奇点的连通图能够一笔画成.
习题五
1.下面的各个小图形都是由点和线组成的.请你仔细观察后回答:
①与一条线相连的有哪些点?
②与二条线相连的有哪些点?
③与三条线相连的有哪些点?
④与四条线或四条以上的线相连的有哪些点?
2.若把与奇数条线相连的点叫做奇点,把与偶数条线相连的点叫偶点,那么请你回答:
①有0个奇点(即全部是偶点)的图形有哪些?
②有2个奇点的图形有哪些?
③有4个或4个以上奇点的图形有哪些?
④连通图形有哪些?不连通图形有哪些?
3.如果笔在纸上连续不断、又不重复地一笔画成的图形叫一笔画,自己动笔实际画画看,然后回答:
①哪些图形能够一笔画成?
②哪些图形不能一笔画成?
4.把以上各向联系起来看,进行归纳,找出规律然后回答:
①如果把各部分连结在一起的图形叫做连通图形,那么能一笔画出的图形必定是连通图形;而不是连通图形必定不能一笔画出.这句话说得对吗?
②有0个奇点(即全部是偶点)的连通图形一定可以一笔画出来(画时可以以任一点为起点,最后必能回到该点),这句话对吗?
③只有两个奇点的连通图形也能一笔画出来,但要注意画时必须以一个奇点为起点,而以另一个奇点为终点,这句话对吗?
④奇点个数超过两个的图形不能一笔画出来.这句话对吗?
5.从画图过程的角度,进一步理解所发现的一些规律.
习题五解答
1.解:见下图
①与一条线相连的点有:(在图中画成黑点,下同.)
②与两条线相连的点有:
③与三条线相连的点有:
④与四条及四条以上的线相连的点有:
2.解:①有0个奇点(即全部是偶点)的图形是:(1)、(5)、(10);
②有2个奇点的图形是:
(2)、(3)、(6)、(7);
③有4个奇点的图形是:(4)、(9)
有6个奇点的图形是:(8).
④(1)~(10)是连通图形,(11)不是连通图形.
3.解:①一笔画有:
(1)、(5)、(10)、(2)、(3)、(6)、(7).
②不能一笔画出的图形是:
(4)、(8)、(9)、(11).
4.解:①对;②对;③对;④对.
5.解:(略).。