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久美子教你学数学——宇治川七桥问题

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整个京吹活儿


IP属地:北京1楼2023-02-12 23:42回复
    经典吹学教材——黄前数学课本(一年级)
    第二讲 从京都宇治七桥问题谈起

    宇治七桥观光图
    故事发生在21世纪的京都府宇治市。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。在这个美丽的地方,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?

    宇治桥
    对于这个貌似简单的问题,许多人跃跃欲试,但都没有获得成功。直到2015年,日本著名的数学家黄前才证明了这个问题的不可能性。

    橘桥
    黄前解决这个问题的方法非常巧妙。她认为:人们关心的只是一次不重复地走遍这几座桥,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。

    宇治七桥问题简图
    所谓一笔画问题,就是从图上一点出发,笔不离纸,遍历每条边恰好一次。为了叙述方便,我们把与奇数条边相连的结点叫为奇点,把与偶数条边相连的结点叫为偶点。

    橘岛-塔之岛连接桥,宇治川左岸摄
    黄前发现,假设一个图可以一笔画出,则对于并非起点或终点的中间结点X,无论何时通过一条边到达X,由于不能重复,必须从另一条边离开X。这样与X连结的边一定成对出现,所以X必为偶点。更进一步地,假如一个图能一笔画出并回到原点,则它的每个结点所连接的边都必须成对出现,即每个点都是偶点。

    观流桥
    在七桥问题中存在两个奇点,因此黄前断言,这个图虽然可以一笔画出,但无法回到原点。更进一步地,黄前在解决七桥问题的同时彻底地解决了一笔画的问题,给出了下面的
    黄前定理:
    1.凡是由偶点组成的连通图,一定可以一笔画成。画时可由任意偶点为起点,最后一定能以这个点为终点画完此图。
    2.凡是只有两个奇点的连通图,一定可以一笔画成。画时必须以一个奇点为起点,另一个奇点为终点。
    3.其他情况的图都不能一笔画成。

    白虹桥


    IP属地:北京2楼2023-02-12 23:48
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      下面我们就来研究黄前定理的具体应用:
      例1:一个吹吹人到宇治圣地巡礼。对于他列出的几种打卡计划,请说明他能否不走回头路地走遍所有打卡点。如果能,请说明能否回到出发地。
      (1)京阪宇治站、平等院、十三重石塔(位于塔之岛)、宇治神社;
      (2)尽可能地走遍宇治七桥,但由于时间原因将较远的白虹桥排除在外;

      宇治七桥实际地理位置
      例2:有人认为久美子的CP关系可谓是“十年河东,十年河西”。河东是丽奈的主场,不论是家庭住址还是大吉山都位于宇治川东岸,朝雾桥东头的宇治神社更是与久美子日常见面的地方。河西是秀一的主场。他家与久美子家的公寓都在宇治川西岸,喜撰桥更是他牵手表白的地方。
      朝雾桥

      喜撰桥
      (1)你是否同意上述看法?请说明理由。如果不同意,请举出动画中秀久在宇治川东岸活动、高黄在宇治川西岸活动的反例。
      (2)使用黄前定理回答:一个吹吹人能否在不走回头路的情况下走遍宇治七桥?如果他根据自己站的CP将喜撰桥or朝雾桥排除呢?
      参考文献:
      [1]仁华学校奥林匹克数学课本(小学三年级下册)
      [2]宇治市观光协会官网
      [3]苹果地图


      IP属地:北京3楼2023-02-12 23:51
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        IP属地:福建来自Android客户端4楼2023-02-13 01:20
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          IP属地:湖南来自iPhone客户端5楼2023-02-13 01:57
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            IP属地:江苏来自iPhone客户端7楼2023-02-13 07:02
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              喜欢整活


              IP属地:江苏来自iPhone客户端8楼2023-02-13 07:11
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                好活


                来自iPhone客户端9楼2023-02-13 07:11
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                  死去的高中地理忽然开始攻击我


                  IP属地:浙江来自Android客户端10楼2023-02-13 07:21
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                    好活


                    IP属地:美国来自iPhone客户端11楼2023-02-13 09:41
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                      IP属地:日本来自Android客户端13楼2023-02-13 14:42
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                        补充个冷知识,剧场版动画《HELLO WORLD》出现了宇治川烟花大会的剧情,自然也是在这一带取景的。大家可以利用上述资料推测一下遭遇落雷的是哪座桥


                        IP属地:北京来自手机贴吧14楼2023-02-13 17:41
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                          本文在B站同名账号也有发布,把HELLO WORLD相关内容放入了正文


                          IP属地:北京来自Android客户端15楼2023-02-16 21:30
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