七桥问题及其证明_第1页
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文档简介

1、七桥问题及其证明七桥问题对很多人来说并不是陌生的名词,尤其当它已经被写进了小学数学课本 不过,此处还是再来啰嗦地介绍一下七桥问题到底是怎样的一个命题。传说在 18 世纪普鲁士的哥尼斯堡城,有一条叫做普雷格尔的河,河中间有两个岛, 有七座桥把这两个岛与河岸相连, 就像下面这个示意图里左图给出的一样。 市民们饭后茶余就在讨论, 能不能不重复的经过每一座桥而回到出发点呢。 这个问题也可以被简化成右图是否能够被一笔画的问题。大数学家欧拉思考过后认为,市民们一直在找寻的那条路径是不存在的,把每座桥看成图的一个边(右图) ,想要不重复的经过每一条边而回到原点, 则每个顶点必须有偶数条边与之相连, 才能满足

2、从一条边来从另一条边出。 用图论的语言来说,一个非空连通图是 Euler 图当且仅当它没有奇度顶点。这里 Euler 图指的是有 Euler 闭迹的图,而 Euler 闭迹是,经过图 G 的每条边恰好一次的闭迹。有了这样的定义,上面的 “七桥问题一笔画是不可能的 ”论证过程可以这样表述: 设图 G 是 Euler 图,C 是 G中一个 Euler 闭迹。对 G 中任一个顶点 v,v 必在 C 上出现。因 C 每经过 v 一次,就有两条与 V 关联的边被使用。设 C 经过 v 共 k 次,则 C 经过了 2k 条与 v 关联的边,故 v 的度为 2k(节点 v 的度指图 G 中与 v 相连的边的

3、数量)细心而学究的人会发现, 上面仅仅是对命题的必要性证明,那么,充分性的证明呢?当一个非空连通图G 的每个顶点都是偶度顶点,那图 G 就有 Euler 闭迹吗?直接证明这个比较困难,可以用反证法来证明:无妨设图的顶点个数 n >1。因 G 连通,故至少有一条边。假设图 G 无奇度顶点,但它不是 Euler 图。令 S = G | G 是至少有一条边的 n 阶连通图,无奇度顶点,且不是 Euler 图 ,则 S 非空。取 S 中边数最少的一个,记为 G0。因 G0 无奇度顶点,故 G0 中顶点的度至少为 2,因此 G0 含有圈,从而含有闭迹。 设 C 是中一条最长的闭迹。由假设, C 不是 G0 的 Euler 闭迹。因此 G0 中将 C 的边去掉后必有一个连通分支至少含有一条边。记这个连通分支为 G1。由于 C 是闭迹,故 G1 中没有奇度顶点,且 G1 的边少于 G0 的边。由 G0 的选择可知, G1 必有 Euler 闭迹,记为 C1。因此 CC1 是的一条闭迹,且它比 C 更长,这与 C 的选取矛盾。证毕。是不是看的稀里糊涂呢?其实仔细想想不难理解,考虑所有节点度之和为偶数,则除去一个 Eule

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