Можно ли обойти все мосты, пройдя по каждому ровно 1 раз.
Эту задачу решил великий математик Эйлер, обходя мосты родного города, Кенигсберга, ныне – Калининград.
А вот, очень похожая задача:
Можно ли нарисовать вот такую фигуру «не отрывая руки» и проводя линию один раз:
Если подумать, это ОДНА И ТА ЖЕ ЗАДАЧА!
Эта задача когда-то была ОЧЕНЬ сложной, но, после того, как ее решил Эйлер, мы знаем, что она простая.
Мы знаем – и я расскажу почему – что такую фигуру не отрывая руки и т.д. и т.д. НАРИСОВАТЬ НЕЛЬЗЯ
Правда, в ходе решения задачи родилась НОВАЯ математическая дисциплина – ТОПОЛОГИЯ
А вот такую можно:
И такую:
И даже такую:
Например, вот так:
Вот так:
Вот так!
А вот такие нельзя:
И эту нельзя.
Давайте, разберемся, почему!
Представьте, что мы Тесей, и в потемках лабиринта блуждаем с нитью Ариадны в руках:
Нарисуем круг, и будем ждать, когда пройдет Тесей. Время от времени будем светить фонариком, но когда Тесей нет.
Вот что мы видим ДО того, как прошел Тесей!
А вот он прошёл ОДИН раз
А вот он прошёл ДВА раза
А вот он прошёл ТРИ
Ничего не замечаете?
ПРАВИЛЬНО: Круг покидает ЧЁТНОЕ количество концов нити.
Да и как может быть иначе? Вошли и вышли – 2, Еще раз вошли и вышли – еще 2. Складывая двойки, всегда получишь только ЧЁТНОЕ число.
Стоп! Но ведь Тесей откуда-то НАЧАЛ идти! И куда то пришёл! Действительно, это места ОСОБЫЕ. Вот отсюда он начал идти:
Вот что мы видим сразу после того, как Тесей ушёл
А вот он прошёл ещё ОДИН раз
А вот он прошёл ДВА раза
А вот он прошёл ТРИ
Обратите внимания, что между «ОТСЮДА НАЧАЛ» и «ЗДЕСЬ ЗАКОНЧИЛ» нет разницы!
И в НАЧАЛЕ и в КОНЦЕ количество концов нити НЕЧЁТНОЕ
И таких мест ровно ДВА – начало и конец.
А все остальные – обязательно «ЧЁТНЫЕ»
Всё ПОЧТИ верно! Надо еще вспомнить, что начало и конец пути Тесея могут СОВПАТЬ!
Тогда в этом месте мы увидим что-то такое…
С ЧЁТНЫМ количеством концов нити.
Если конец и начало совпали, то ВЕЗДЕ количество концов нити ЧЕТНОЕ!
Давайте посмотрим теперь на мосты Кенигсберга с помощью фонарика, как и в случае с Тесеем.
Прямые пути (без пересечений) мы можем не рассматривать. С ними всё ясно! Один раз вошёл, один вышел. В какой бы точек прямого пути мы не посветили фонариком.
Забудем про прямые пути и посмотрим на пересечения! Вот одно из них. И оно «нечетное»! Значит — «начало» или «конец»…
Но сколько их?
Или, «забывая про «фонарик», а просто расставляя числа в каждой из вершин:
Нет, ТАКУЮ фигуру, не отрывая руки, нарисовать нельзя — у нее неправильная «ЧЁТНОСТЬ», или, что то же самое — слишком много НАЧАЛ и КОНЦОВ нити Ариадны…
А что у нас с теми фигурами, про которые мы знаем, что их нарисовать можно. СМОТРИТЕ:
Здесь внизу НАЧАЛО (3) и КОНЕЦ (3)
Остальные вершины — 4
ВСЕ вершины — 4.
Это значит, что, рисуя фигуру, мы НАЧНЕМ и ЗАКОНЧИМ в одной и той же вершине.
ДВЕ означенные вершины — НЕЧЁТНЫЕ.
Остальные — ЧЕТНЫЕ
А вот те фигуры, которые нарисовать, не отрывая руки, НЕЛЬЗЯ:
Здесь в каждом углу «НЕЧЁТНОЕ» пересечение — всего ЧЕТЫРЕ!