地图、铁轨和海德堡的桥
-网路-
文迈克·何特图温荻·华特生译汉声杂志
恐龙博物馆
玩具店
公
园
公园
杂货店
五金行
这是一张街道图。
公园
公园
图书馆
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假设你要从*这一点到+这一点。如果开车的话,哪一条路最近?注意,有些街道是单行道。
在这张图中,你可以看到开车最近的路线。
恐龙博物馆
玩具店
图书馆
*
3
从*到+,是走路还是开车有较多的捷径可以选择?你根本不需要看地图,只要把路径图画出来就知道了。当然啦!你也会因为而忽略许多有趣的景物,像小河啦、博物馆啦。
如果走路,哪一条路最近?
现在你不必考虑单行道的问题了,因为走路,不像开车要受单行道的约束。你有三条最近的路可以走。
公
园
公
园
*
4
网路的功用在于显示地点与地点之间是怎么连接起来的。至于这些路是直的或弯的都无所谓。
开车的网路。走路的网路。
这些路径图我们统称为“网路”。
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接天线
画在纸上的电晶体收音机的电路网是像这
样的:
调整器天线电晶体
调整器电晶体
接地线
线圈
耳机
网路不一定要画在纸上。有些网路是实体的,而且是立体的,就像这个简单电晶体收音机的电路网。
地线
线圈
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还有其他立体的网路,像身体里的血管、河流的流域、高速公路的交通网等。
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这儿有个可以用网路解决的谜语。
有五个小朋友参加棋赛。每一个小朋友都必须和其他四个小朋友比一次。那么,比赛总共要进行多少次?
也许你心算就可以算出来。
有一个简单的解法就是画网路图。
这五个小朋友是
连接的虚线表示已经比赛过,所以从图中你可以
看出和已经比赛过了。
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完成的网路图是像这样的。图中的十条虚线表示五个朋友一共比赛了十次。
这张网路图显示已经和其他四个小朋友比赛过了。
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数学家在寻找一种简单的解法,来解决许多在表面上看起来不相同,而实际上是大同小异的问题。
试试这个问题:假使你要在五个城市之间铺路,把五个城市连接起来,每一个城市都要和其他四个城市相连接。那么,你最少要铺几条路?
同样的,画网路图可以简化问题。
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你是不是画了是十条路?你瞧,铺路的问题和棋赛的问题实际上是一样的。
现在,我们来稍微改变这个问题:由于花费过高,所以铺路时尽可能避免两条路交叉的情形发生,也就是尽可能的减少网路图的交叉点。
试试看。
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这张网路图只有一个交叉点。图中显示每一个城市和其他城市间有一条路相连。每一个城市都有四条路向外接连。但仍无可避免的会产生一个交叉点。
当然,你的网路图看起来可能不太一样。也许你图中交叉点的位置和这张图不同。然而,对数学家来说,你画的网路图和这张图是相同的,因为它们都是用了相同数目的线连接相同数目的点。
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连接五个城市至少会产生一个交叉点,那么,连接四个城市呢?
你的网路有没有交叉点?你可以在城市外围画一条路,像这样:
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让我们试试用别的方法建网路。我们要用火车铁轨的模型来做实验。这儿有一8字型的铁轨和一小段旁轨。
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现在,让我们来画这一段铁轨和旁轨的网路图。在铁轨上比较特殊的地方,像交叉点、旁轨终点、车站等,我们用圆点标示出来,称这些圆点为“点”。在这儿,总共有五个点。
隧道
开关交叉点
旁轨终点
车站
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旁轨终点
我们把从点延伸出来的线叫做“辐线”。终点站只有一条辐线,简称一线点。车站有两条辐线,简称两线点。铁轨开关有三条辐线,简称三线点…….。
一点线两点线三点线四点线
交叉点
车站
开关
隧道
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车站
交叉点
隧道
只要辐线把点依正确的次序和相对位置连接起来,我们就可以任意的画网路。
旁轨终点开关
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这很简单。(画虚线的部分显示辐线是怎么连接的。)
现在来试试这个。
三个两线点也可以连接成一个完成的网路。
你能把这些点连接成一个完整的网路吗?你必须将所有的辐线都连接起来。
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三个两线点也可以连接成两个分离的网路。
你也不能用三个三线点连接成两个完整的网络,它有一条辐线连不起来。
下面这个就不行,它有一条辐线没有连接起来。
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所以呢,什么样的辐线点“可以”连接成一个完整的网路,什么样的“不行”?在数学上,这样的问题和海德堡的桥有很大的关联,有关这个问题我们稍后会谈到。
首先,我们知道,点的辐线如果是偶数,一定可以连接成一个完整的网路。我们简称那些