哥尼斯堡七桥问题和一笔画24页PPT
数学模型思想及其渗透教学 ppt课件
变式与推广应用等。
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(二) 关于数学建模的认知与解读
数学建模可作为陈述性知识表征,即视作解决问题的方法。 数学建模可作为程序性知识表征,即视作解决问题的过程。 数学建模作为方法与过程的统一体,贯穿于数学教学活动 的始终,是数学认知活动的重要内容,更是数学探究活动的 主要方式;是数学学习的核心要素,也是数学教学的中心环 节;是揭示数学本质和演绎数学思想的平台,又是感悟数学 价值和实施数学应用的载体。
有实践就会有真知,有思考就会有卓见,实践加思考,真知变 卓见,循环诚恒之,必然成思想!
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二、探讨的主要质点
(一) 关于数学模型的内涵分析与界定 (二) 关于数学建模的认知与解读
(三) 关于数学模型思想的理解及其教学渗透 (四) 关于数学建模教学方略的探想
生活问题的数学化 • 事物之间的相互关系; • 事件发生的内在规律; • 事情所蕴含的事理。 数学应用的生活化 由数学模型联想实际应用、有实际问题联想相应的数学模型、 用数学模型解释实际问题、事件、现象所蕴含的原理。
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(四)关于数学建模教学方略的探想
2.数学应用的生活化
生活问题的数学化,让学生经历的是将实际问题抽象成 数学模型的过程,而数学应用的生活化,则是让学生经历应 用数学模型解决实际问题的过程。 新知形成时; 新知应用时; 知识综合应用中。
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三、数学建模教学的行与思
(一)激活经验储备 类化提炼建模
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(二)关于数学建模的认知与解读
一个数学概念常常就是一个数学模型,随着它的 拓展与推广,在种属关系下所层层派生的一个个属概 念又是一个个新的数学模型。 在数学概念下往会有相应的数学运算、规则、法 则、定律、性质等等衍生。
第九讲 一笔画问题 PPT
• 解答:图(1)中无奇点,能一笔画出,从任意点开始再回到这一点, 仅举一例:A→B→C→N→F→G→H→M→D→N→E→M→H;
• 图(2)有两个奇点,可以从B开始到E结束,也可以从E开始到B结束, 如:B→C→D→E→A→B→E;
• 图(3)不能一笔画出有4个奇点,要想一笔画出至少应该添一笔,可 以连接A、B,如图1,其它的任何两个奇点都可以。共有多少连法呢, 你能列举出来吗?共有6种分别为AB、AC、AD、BC、BD、CD;
重复.从上图中容易看出: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。
•
为了叙述的方便,我们把与奇数条边相连的结点叫做
奇点,把与偶数条边相连的点称为偶点.如上图(a)中的
八个结点全是奇点,上图(b)中E、F为奇点,G为偶点。
•
容易知道,上图(b)可以一笔画出,即从奇点E出发,
得出了一个非常重要的结论,你想知道吗?其实
这就是“一笔画”问题,也是一种数学游戏,学
完了下面的内容,也许你就能像欧拉那样解决
“七桥问题”了。
• 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 图形能否一笔画出的问题了.
都有一条通路(即可以从其中一点出发,沿着图 的边走到另一点,如A到I的通路为A→H→I或 A→D→I…),这样的图,我们称为连通图;而 下图中(c)的一些结点之间却不存在通路(如M 与N),像这样的图就不是连通图。
•
所谓图的一笔画,指的就是:从图的一点出发,笔不
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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《格尼斯堡七桥问题》PPT课件
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后来布勒格尔河上又架起第八座桥来——铁路桥,这又使人们 想起了那有趣的问题。虽然一次不重复走遍七座桥不可能,那 八座桥呢?从图中可以已看出,“奇点”只有两个(D、C), 所以可以一次不重复走遍八座桥。
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如果一张图中奇点数大于2,并且是2 的n倍,则该图至少需要n 笔才能画成。如下图所示。
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回头来看邮路图,其中有6个奇点,故至少要3笔才能画成, 重复部分应该选择最短的邮路区间,故以下三种方案中,第 三个方案最好。
最短邮路问题是1960年由我国山东师范大学管梅谷教授提出并 解决的,因此国际上称为“中国邮路问题”。
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于是七桥问题就变成了用笔不重复的(笔不离开纸面)画出这 个几何图形的问题,即“一笔画”问题。如果可以画出来,则 必有一个起点和一个终点,如果这两点不重合,则与起点或终 点相交的线必为奇数条(称为奇点),如果起点与终点重合, 则与之相交的线必为偶数条(称为偶点),而除了起点与终点 外,其他点也必为偶点。据以上分析,如果一个图形可以一笔 画出来,则必须满足两个条件:
图论就是运用直观的图形和数学方法来研究组和关系的一 门新兴学科,原是组和数学的一个重要课题,由于发展迅速, 现已成为一个独立的数学分支。它把被研究系统中的各个元素 作为点,元素之间的关系作为线,然后画成图,通过对图形的 研究,找出解决问题的办法。
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图论为研究任何一类离散事物的关系结构提供了一种本质 的框架,在经济、心理、社会、遗传、运筹、计算机、网络、 信息论、控制论、逻辑学、语言学、物理学、化学、微电子技 术、通讯科学、系统科学等方面都有广泛的应用。
七桥问题与一笔画
A
BA E
BA
G E
B
A G
E I A
B
H 图(1) 图(2) 图(3) 图(4) 图(5) 图(6)
奇点 个数
0 2 2 4 0 2 2 6 4 0 0
偶点 个数
4 4 5 5 3 2 3 1 0 10 12
能否一 笔画
能 能 能 不能 能 能 能 不能 不能 能 不能
C
DC
F D C F A E A
小广场
超市
文具店
电器城
菜市场
服装城
课堂练习
2、 下图是一个公园的平面图,能不能使游 人走遍每一条路不重复?入口和出口又应设 在哪儿?
E ● ●G F ● D●
C●
● B
●A
课堂练习
3、 甲乙两个邮递员去送信,两人同时出发以 同样的速度走遍所有的街道,甲从A点出发, 乙从B点出发,最后都回到邮局(C点)。如果 要选择最短的线路,谁先回到邮局?
问题分析
问题的答案如何呢?让我们先来了解三个新概念。
㈠ 每个图形都是一些连接点和线(边)组成的,任意两点之间都有一条
通路的图形叫连通图 A C 图1 D B D
A
E C 图2 B BAE C 图3源自GACB D
F H
㈡有奇数条边相连的点叫奇点。如:
● ●
图4
●
㈢有偶数条边相连的点叫偶点。如:
● ●
问题分析
数学家欧拉知道了七桥问题他用四个点A、B、 C、D分别表示小岛和岸,用七条线段表示七 座桥(如图)于是问题就成为如何“一笔画” 出图中的图形? 一笔画指:1、下笔后笔尖不能离开纸。 2、每条线都只能画一次而不能重复。
① ⑥ A ② C ③ B ⑦ ④ ⑤ D ② ③ ① ⑥
哥尼斯堡七桥问题PPT课件
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欧拉的解法
哥尼斯堡七桥问题引起了大数学家欧拉的兴趣。 他知道,如果沿着所有可能的路线都走一次的话,一共 要走5040次。就算是一天走一次,也需要13年多的时 间。实际上,欧拉只用了几天的时间就解决了七桥问题。
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欧拉的想法是:两岸的陆地与河中的 小岛,都是桥梁的连接点,它们的大小、形 状均与问题本身无关。因此,不妨把它们看 作是4个点。7座桥是7条必须经过的路线, 它们的长短、曲直,也与问题本身无关。因 此,不妨任意画7条线来表示它们。就这样, 欧拉将七桥问题抽象成了一个“一笔画”问 题,从而否定了问题的答案。
图1
图3
图5
图2
图4
图6
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下图是一个公园的平面图,要使游人 走遍每一条路不重复,出口和入口应 设在哪儿?
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中国邮递员问题
• 中国邮递员问题(Chinese Postman Problem, CPP)是由我国管梅谷教授于1962
年首先提出并发表的计表
可以一笔画的图形
不能一笔画的图形
图形序号 奇点个数 偶点个数
图形序号 奇点个数 偶点个数
图1
图2
图3
图4
图5
图6
图7
图8
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不连通的图形不能一笔画
连通的图 形有可能 一笔画
奇点个数超过两个的连通图 形不能一笔画
全都是偶点的连 通图可以一笔画
有两个奇点的连 通图可以一笔画
• 最短的一组添弧称为最优解。
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案例:西北大学的洒水车要给主要 路面洒水,该如何确定行车路线?
七桥问题和一笔画
七桥问题和一笔画18世纪时,欧洲有一个风景秀丽的小城哥尼斯堡,那里有七座桥。
如图1所示:河中的小岛A与河的左岸B、右岸C各有两座桥相连结,河中两支流间的陆地D与A、B、C各有一座桥相连结。
当时哥尼斯堡的居民中流传着一道难题:一个人怎样才能一次走遍七座桥,每座桥只走过一次,最后回到出发点?大家都试图找出问题的答案,但是谁也解决不了这个问题。
图 1 图 2七桥问题引起了著名数学家欧拉(17071783)的关注。
他把具体七桥布局化归为图2所示的简单图形,于是,七桥问题就变成一个一笔画问题:怎样才能从A、B、C、D中的某一点出发,一笔画出这个简单图形(即笔不离开纸,而且a、b、c、d、e、f、g各条线只画一次不准重复),并且最后返回起点?欧拉经过研究得出的结论是:图2是不能一笔画出的图形。
这就是说,七桥问题是无解的。
这个结论是如何产生呢?请看下面的分析。
如果我们从某点出发,一笔画出了某个图形,到某一点终止,那么除起点和终点外,画笔每经过一个点一次,总有画进该点的一条线和画出该点的一条线,因此就有两条线与该点相连结。
如果画笔经过一个n次,那么就有2n条线与该点相连结。
因此,这个图形中除起点与终点外的各点,都与偶数条线相连。
如果起点和终点重合,那么这个点也与偶数条线相连;如果起点和终点是不同的两个点,那么这两个点部是与奇数条线相连的点。
综上所述,一笔画出的图形中的各点或者都是与偶数条线相连的点,或者其中只有两个点与奇数条线相连。
图2中的A点与5条线相连结,B、C、D各点各与3条线相连结,图中有4个与奇数条线相连的点,所以不论是否要求起点与终点重合,都不能一笔画出这个图形。
1736年,欧拉在圣彼得堡科学院作了一次学术报告。
在报告中,他证明了上述结论。
后来他又给出了鉴别任一图形能否一笔画出的准则,即欧拉定理。
为了介绍这个定理,我们先来看下面的预备知识:由有限条线组成的图形叫做网络,其中每条线都要求有两个不同的端点。
七桥问题-课件
这个问题初看起来似乎不太难,所以很多人都想试一 试,寻找这种走法,但谁出找不出问题的答案,均以失败 告终。
当时大数学家殴拉从众多人的失败中想到,这样的走 法可能就根本不存在,随后他用数学的方法证实了自己的 猜想是正确的,并于1736 年发表了图论(组合数学的一个 分支)的第一篇论文“哥尼斯堡的七座桥”。
欧拉首先考虑到,由于关心的是能否不重复地走完七
座桥而对于桥的长短,岛的大小等因素都不重要,因此可 进行简化假设,不考虑陆地的地形,不考虑桥的形状及长 短,把四块陆地用4 个点A、B、C、D 来表示,七座桥用 相应的点之间的连线(曲线段或直线段)表示。
问题转换成从某个点出发能否不重复地把图形一笔画
出来。这样便简化了原问题而突出了问题实质。七桥问题 就抽象成通常所说的一笔画问题,即下笔后再不能离开纸 ,每一条不能重复,只画一次,画时任两条线允许交叉而 过。
下列图形能不能用一笔画出来?
生活故事发生在18 世纪欧洲东普鲁 士(现为俄罗斯的加里宁格勒) 有个名叫哥尼斯堡的城市近郊。 这里的普雷盖尔河穿城而过, 河中有两个岛,两岸与两岛之 间架有七座桥(如图)。当时 城中居民热烈地讨论着这样一 个问题:一个散步者怎样走才 能不重复地走遍所有的七座桥 而回到原出发点?
哥尼斯堡七桥问题与一笔画
●
③一笔画指:1、下笔后笔尖不能离开纸。 2、每条线都只能画一次而不能重复。
活动探究
下列图形中。请找出每个图的奇点个数,偶点个数。试一试哪 些可以一笔画出,请填表,从中你能发现什么规律?
奇点个数
●
偶点个数
能否一笔画
B
图⑴
A
●
●
A
●
图⑵
B● D
C
E● A
● ●
●
图⑶
图⑷
奇点个数
图(5)
偶点个数
2、 下图是一个公园的平面图,能不能使游 人走遍每一条路不重复?入口和出口又应设 在哪儿?
E ● ●G F ● D●
C●
● B
●A
课堂练习
3、 甲乙两个邮递员去送信,两人同时出发以 同样的速度走遍所有的街道,甲从A点出发, 乙从B点出发,最后都回到邮局(C点)。如果 要选择最短的线路,谁先回到邮局?
哥尼斯堡七桥问题
现今的加里宁格勒,旧称哥尼斯堡,是一座历史名城。 在十八、十九世纪,那里是东普鲁士的首府,曾经诞生和培育 过许多伟大的人物。著名的哲学家,古典唯心主义的创始人康 德,终生没有离开过哥尼斯堡一步!二十世纪最伟大的数学家 之一,德国的希尔伯特也出生于此地。
哥城景致迷人,碧波荡漾的普累格河,横贯其境。 在河的中心有一座美丽的小岛。普河的两条支流,环绕其 旁汇成大河,把全城分为下图所示的四个区域:岛区 (A), 东区(B),南区(C)和北区(D)。
欧拉在数学、物理、天文、建筑以至音 乐、哲学方面都取得了辉煌的成就。在 数学的各个领域,常常见到以欧来命名 的公式、定理、和重要常数。课本上常 见的如π、i、e、sin、cos、tg、△x、 Σ、f(x)等,都是他创立并推广的。欧 拉还首先完成了月球绕地球运动的精确 理论,创立了分析力学、刚体力学等力 学学科,深化了望远镜、显微镜的设计 计算理论。 关键词:惊人的记忆力 杰出的智慧 顽强的毅力 孜孜不倦的奋斗精神 高尚的科学道德
趣味数学七桥问题ppt课件
18世纪,在(现俄罗斯)哥尼斯堡 城风景秀美的普莱格尔河上有7座 别致的拱桥,将河中的两个岛和河 岸连结(如左图)。 城中的居民经常沿河过桥散步。城 中有位青年很聪明,爱思考,有一 天,这位青年给大家提出了这样一 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。 这就是数学史上著名的七桥问题。
小热身 七桥问题
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能一笔画的图形必须是连通图。从图的一点出发,笔不离纸,经过每条边恰好一次, 不能重复。 但是,并不是所有的连通图都可以一笔画出。它是由图的奇、偶点的数目来决定的。 ① 有奇数条边相连的点叫奇点。如:
② 有偶数条边相连的点叫偶点。如:
小热身 七桥问题 一笔画
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欧拉定理:
①凡是由偶点组成的连通图,一定可以一笔画成。画时可以任一偶点 为起点,最后一定能以这个点为终点画完此图。 ②只有两个奇点的连通图,一定可以一笔画完。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,都不能一笔画出。
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拓扑学-神奇的莫比乌斯带
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拓扑学-神奇的莫比乌斯带
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拓扑学-神奇的莫比乌斯带
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拓扑学-神奇的莫比乌斯带
• 一、1979年,美国著名的“百路驰”轮胎公司创 造性地把传送带制成莫比乌斯带形状,这样一来, 整条传送带环面各处均匀地承受磨损,避免了原 来单面传送带单面受损的情况,使得其寿命延长 了整整一倍。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
透过现象看本质
• 在把36道简单数学题(加减乘除)做 完后并加以分类的一组学生,比单独 做完这些题目的学生最终在类似数学 题的测验中成绩要好。
及时复习,善于归纳和总结。
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