第九讲 一笔画和多笔画
问题1 你能一笔画出一个“田”字吗?所谓一笔画出的意思就是在一张纸上(不允许折叠)笔不离纸,而且每一笔划(或称线段)只能画一次,不准重复。对于“串”字或“品”字呢?结果会怎样?(参看、B、C、D都是奇结点,因此,它不能一笔画成,即不存在符合题目要求的曲线。
例5 图8-9表示一个展览馆的平面图,其中共有五个展览室,每个展览室都有一个门通向室外。能否设计一条参观路线,一次不重复地穿过每一个门并能回到原地。
分析与解:如果用A、B、C、D、E表示展览室,用F表示室外,用连线表示相应的门,那么图8-9(a)就变成了图8-9(b)于是问题就转化为判断图8-9(b)是否为欧拉图。
由图中可以看出,点C、D、E、F都是奇给点,因而图8-9(b)不具有欧拉回路。所以不是欧拉图。也就是说,不存在题中所要求的那种参观路线。
可以进一步考虑,关闭了哪两个门之后,就能设计出符合题中要求的参观路线了?为此,只要使图8-9(b)变为欧拉图,即使它的奇结点个数为O即可。例如抹去线段CD和EF后的图就没有奇结点了。也就是说,如果关闭C、D之间和E、F之间的两个门,就能设计出一条参观路线,一次不重复的穿过每一个门,并能回到原地。请你试一试,同时想一想,是否还存在其它的答案,一共有几种?
三、多笔画
在第一册第八讲例1中,我们讨论了下列图形的一笔画问题。
通过观察列出了下表:
由此表我们发现,一个图能否一笔画成与图的奇结点的个数有关系。如果我们再进一步观察,还可发现,这些图中的奇结点的数目都是偶数。这是一种偶然的巧合还是一种普遍的规律呢?如果我们再观察一些其它的图,结果也是没有出现奇结点数目是奇数的现象。于是我们可以作如下猜想:
在任何一个图中,奇结点的个数一定是偶数。
这是因为一个图的每条边都与两个结点相连结,所以,如果把一个图的所有结点的度数相加,由于每条边都计算了两次,其度数和是边数的2倍,它是偶数,可设为2n。又因为每个偶结点的度数都是偶数,它们的度数和当然是偶数,可设为2m。由此可知,所有奇结点的度数和为
2n-2m=2(n-m)(n、m为自然数)
也是一个偶数,但每个奇结点的度数都是奇数,所以奇结点的个数一定是偶数。否则,如果奇结点的个数是奇数,那么,因为奇数个奇数的和是奇数,就得到所有奇结点度数的和是奇数。这与上述结论相矛盾。这就说明,在任何一个图中,奇结点的个数一定是偶数。
例1 先数一数下列各图形中奇结点的个数。如果有的图形不能一笔画成,那么,至少几笔才能画成?
分析与解 :图8-2(a)中只有两个奇结点,根据欧拉定理,可从A点出发一笔画出到B点结束,图(b)中有四个奇结点,不能一笔画成。图8-2(b)与图(a)比较,多出了折线CEFD。如果先一笔画出图(a),再添一笔画出折线CEFD,就可得到图(b)。因此,图(b)至少两笔才能画成。图8-2(c)中共有六个奇结点,也不能一笔画成。图(c)与图(b)比较又多出了一面旗子。它也含有两个奇结点,于是在两笔画出图(b)的基础上,再添一笔画上旗子,就成了图(c)。因此,图(c)至少三笔才能画成。
例2 图8-3(a)表示一所房子,问至少几笔才能画成?
分析与解:1图8-3
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