你小時候一定玩過一個叫做「一筆畫」的益智遊戲吧?這個遊戲的規則很簡單:只要給定一些點和線,你必須從某一個點開始,筆尖絕對不離開紙面,沿著這些線畫過去,而且每條線都只能剛好經過一次。
口說無憑,我們直接拿下面這三個圖來挑戰看看,你能不能一筆畫完成?
如果你親自拿筆畫畫看,有沒有發現一件很神奇的事?前兩個圖形無論你怎麼繞,最終都能順利一筆畫完;但是第三個圖形,無論你從哪一個點起頭、怎麼變換路線,就是無法一筆畫完成這個圖!這到底是為什麼呢?
其實,「一筆畫」不只是一個消磨時間的小遊戲,它還是一個非常古老的數學問題喔!
故事的起點,發生在一個叫做柯尼斯堡的城市。這座城市有著非常特殊的地理環境,一共有七座橋,連接著兩岸的土地和河中央的兩個大島。當地的居民們腦洞大開,提出了一個好玩的挑戰:他們想知道,有沒有可能走過這七座橋,每座橋都剛好只走一次,而且完全不需要重新走過任何一座已經走過的橋呢?
這個看似生活化的問題,卻讓當時的數學家們超級困惑,大家怎麼走都走不通,直到傳奇的大數學家歐拉(Euler)出手,才徹底解決了這個世紀難題。
最帥氣的是,歐拉並沒有真的跑到街上去走那七座橋,而是選擇舒舒服服地坐在書桌前,用紙和筆來解開這個問題。他敏銳地認為,根本不需要考慮土地的形狀和大小,只要考慮土地之間是「如何連接」的就可以了。於是他將每一片土地畫成一個「點」,然後將每一座橋畫成一條「線」,畫出了如上圖般的抽象結構。
透過這樣的簡化,歐拉發現了一個超級有趣的驚人定律:一個圖形到底能不能一筆畫完,其實隱藏著一個「密碼」,完全取決於每個點是「奇數點」還是「偶數點」!
💡 破關外掛一:找起點與終點 當一個圖形能夠一筆畫完成時,它一定會有「起點」與「終點」。「奇數點」的特性,就是它只能當成起點或是終點。因此,如果一個圖形恰好只有 2 個「奇數點」,這個圖形就能一筆畫完!只要把這兩個點分別當作起點與終點就搞定了。但反過來說,如果奇數點只有 1 個,或是多於 2 個,那這個圖形就絕對不可能一筆畫完。
💡 破關外掛二:完美迴圈 至於「偶數點」,它可以同時是起點也是終點。也就是說,如果一個圖形全部都是「偶數點」,這個圖形絕對也能一筆畫完成!你只要隨便選其中一點當作起點兼終點,繞一圈就能完美畫完。
有了這個神級外掛,我們再回頭看看刁難居民的「七橋問題」。把地圖變成點和線後,你會發現這個圖形居然有 4 個「奇數點」!根據我們剛剛學到的外掛法則,奇數點超過了 2 個,這代表這個圖形根本無法一筆畫完成!
這個看似簡單的發現,震撼了數學界。一般認為,歐拉的這項研究,就是數學領域中「圖論」的偉大開端。
更有趣的是,你以為一筆畫的原理只能拿來破解益智遊戲嗎?其實它超級實用!一筆畫的原理可以廣泛應用在推銷員的推銷路線、外送員的最佳外送路線、警察的巡邏路線、公車路線,甚至是飛機航班的路線規劃上。甚至在許多程式碼的演算法當中,也能看見它的存在。
所以說,一筆畫問題不僅在數學中有著舉足輕重的地位,在計算機科學和我們日常生活的許多實際應用中,也發揮著十分重要的作用呢!
上一篇
環境汙染大魔王-世紀之毒戴奧辛難題出現一絲曙光
下一篇
派對破冰必學!不用道具也能「讀心」的神奇硬幣魔術,3分鐘看透你的心!
HashTag
粉絲團
LINE好友圈
官方影音頻道
線上試讀一堂
萬元課程補助金
課程諮詢
享線上體驗課程 再送萬元課程補助金
更多文章推薦
越輸越好運?揭密 NBA 球隊「擺爛」求生存的狀元籤機率與數學神操作!
打電動常聽到「坦」,但你知道 NBA 球隊也會故意「坦」到輸球嗎?為了搶下萬中選一的狀元籤,球隊不惜墊底!本文帶你用國中數學破解 NBA 樂透抽籤的機率密碼,看看 1000 種組合如何決定球隊命運,並回顧巫師隊從 54.5% 暴跌回地獄的超衰瞬間!
丟掉你的公式解!震驚全球的「一元二次方程式」神級新解法!
還在痛苦死背「2a分之負b加減根號b平方減4ac」嗎?美國數學教授發表了一種震驚全球的「一元二次方程式」新解法!透過超簡單的「平均數」與「距離」概念,讓你告別死背公式,輕鬆秒殺國中數學大魔王!快來看看這個超狂的解題邏輯!
民調都不準?怕被出征不敢說?用數學破解選舉中的沉默螺旋!
每次選舉看民調總覺得不準?接到民調電話,卻因為怕跟周遭朋友立場不同而不敢表態?心理學稱這為「沉默螺旋」。本文教你一招超神的數學解法,利用「出生月分」當作保護色,用國中聯立方程式精準算出真實支持率,讓選民敢放心說真話!
想在朋友聚會中露一手,卻不會複雜的魔術手法?本文教你一招超狂的「讀心魔術」,只要準備 5 元與 10 元硬幣,利用國中數學超簡單的「奇數與偶數」原理,就能一秒看穿觀眾雙手藏了什麼!免練習、免道具,看完立刻變身魔術大師!
一筆畫破關密碼!連大數學家都在玩的七橋遊戲,靠數數就能破解?
小時候常玩的一筆畫遊戲,其實隱藏著超狂的數學秘密!本文帶你回到著名的柯尼斯堡七橋問題,看數學家歐拉如何用「奇數點與偶數點」的超簡單外掛,一眼看穿圖形能不能一筆畫完。不僅能破解益智遊戲,連外送員的最佳送餐路線都靠它!
被稱為「世紀之毒」的戴奧辛有多可怕?本文帶你認識戴奧辛如何透過食物鏈累積,並沉痛回顧臺灣史上最大的「台鹼安順廠」戴奧辛汙染事件。同時,為你揭曉 2023 年底清華大學團隊最新的化學突破,看科學家如何利用光化學反應,成功將世紀之毒完全分解!
冰與火之歌-冰島上令人驚訝的火山奇景
冰島真的到處都是冰嗎?其實受北大西洋暖流影響,冰島比你想像中溫暖!本文帶你從國中地科的觀念,破解冰島的氣候迷思,並深入解析冰島為何火山林立。結合2023年冰島連續地震時事,看冰島人如何利用預警科技與大自然和平共存!
生物可分解塑膠材質的研發,人類難道不需要再減塑了嗎??!
買了「生物可分解塑膠 (PLA)」感覺很環保?其實它埋在土裡根本不會自動消失!本文帶你揭開 PLA 的環保迷思,解析為什麼台灣要在 2023 年全面禁用 PLA 免洗餐具,並告訴你從源頭減少一次性使用,才是拯救海洋與地球的真正關鍵!