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尋趣味小問題

1七座橋的故事

沿著俄國和波蘭的邊界,有壹條長長的布格河。這條河流經俄國的古城康尼斯堡——它就是今天俄羅斯西北邊界城市加裏寧格勒。

布格河橫貫康尼斯堡城區,它有兩條支流,壹條稱新河,另壹條叫舊河,兩河在城中心會合後,成為壹條主流,叫做大河。在新舊兩河與大河之間,夾著壹塊島形地帶,這裏是城市的繁華地區。全城分為北、東、南、島四個區,各區之間***有七座橋梁聯系著。

人們長期生活在河畔、島上,來往於七橋之間。有人提出這樣壹個問題:能不能壹次走遍所有的七座橋,而每座橋只準經過壹次?問題提出後,很多人對此很感興趣,紛紛進行試驗,但在相當長的時間裏,始終未能解決。最後,人們只好把這個問題向俄國科學院院士歐拉提出,請他幫助解決。

公元1737年,歐拉接到了“七橋問題”,當時他三十歲。他心裏想:先試試看吧。他從中間的島區出發,經過壹號橋到達北區,又從二號橋回到島區,過四號橋進入東區,再經五號橋到達南區,然後過六號橋回到島區。現在,只剩下三號和七號兩座橋沒有通過了。顯然,從島區要過三號橋,只有先過壹號、二號或四號橋,但這三座橋都走過了。這種走法宣告失敗。歐拉又換了壹種走法:

島東北島南島北

這種走法還是不行,因為五號橋還沒有走過。

歐拉連試了好幾種走法都不行,這問題可真不簡單!他算了壹下,走法很多,***有

7×6×5×4×3×2×1=5040(種)。

好家夥,這樣壹種方法,壹種方法試下去,要試到哪壹天,才能得出答案呢?他想:不能這樣呆笨地試下去,得想別的方法。

聰明的歐拉終於想出壹個巧妙的辦法。他用A代表島區、B、C、D分別代表北、東、西三區,並用曲線弧或直線段表示七座橋,這樣壹來,七座橋的問題,就轉變為數學分支“圖論”中的壹個壹筆畫問題,即能不能壹筆頭不重復地畫出上面的這個圖形。

歐拉集中精力研究了這個圖形,發現中間每經過壹點,總有畫到那壹點的壹條線和從那壹點畫出來的壹條線。這就是說,除起點和終點以外,經過中間各點的線必然是偶數。像上面這個圖,因為是壹個封閉的曲線,因此,經過所有點的線都必須是偶數才行。而這個圖中,經過A點的線有五條,經過B、C、D三點的線都是三條,沒有壹個是偶數,從而說明,無論從那壹點出發,最後總有壹條線沒有畫到,也就是有壹座橋沒有走到。歐拉終於證明了,要想壹次不重復地走完七座橋,那是不可能的。

天才的歐拉只用了壹步證明,就概括了5040種不同的走法,從這裏我們可以看到,數學的威力多麽大呀!

3、動物中的數學“天才”

蜜蜂蜂房是嚴格的六角柱狀體,它的壹端是平整的六角形開口,另壹端是封閉的六角菱錐形的底,由三個相同的菱形組成。組成底盤的菱形的鈍角為109度28分,所有的銳角為70度32分,這樣既堅固又省料。蜂房的巢壁厚0.073毫米,誤差極小。

丹頂鶴總是成群結隊遷飛,而且排成“人”字形。“人”字形的角度是110度。更精確地計算還表明“人”字形夾角的壹半——即每邊與鶴群前進方向的夾角為54度44分8秒!而金剛石結晶體的角度正好也是54度44分8秒!是巧合還是某種大自然的“默契”?

蜘蛛結的“八卦”形網,是既復雜又美麗的八角形幾何圖案,人們即使用直尺的圓規也很難畫出像蜘蛛網那樣勻稱的圖案。

冬天,貓睡覺時總是把身體抱成壹個球形,這其間也有數學,因為球形使身體的表面積最小,從而散發的熱量也最少。

真正的數學“天才”是珊瑚蟲。珊瑚蟲在自己的身上記下“日歷”,它們每年在自己的體壁上“刻畫”出365條斑紋,顯然是壹天“畫”壹條。奇怪的是,古生物學家發現3億5千萬年前的珊瑚蟲每年“畫”出400幅“水彩畫”。天文學家告訴我們,當時地球壹天僅21.9小時,壹年不是365天,而是400天。(生活時報)

5、數學家的遺囑

阿拉伯數學家花拉子密的遺囑,當時他的妻子正懷著他們的第壹胎小孩。“如果我親愛的妻子幫我生個兒子,我的兒子將繼承三分之二的遺產,我的妻子將得三分之壹;如果是生女的,我的妻子將繼承三分之二 的遺產,我的女兒將得三分之壹。”。

而不幸的是,在孩子出生前,這位數學家就去世了。之後,發生的事更困擾大家,他的妻子幫他生了壹對龍鳳胎,而問題就發生在他的遺囑內容。

如何遵照數學家的遺囑,將遺產分給他的妻子、兒子、女兒呢?