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今天又是周六,妞妞和爸爸、妈妈都在家里。爸爸给妞妞写书,妈妈做晚饭,妞妞则早早就完成了作业,在看数学兴趣小组的资料。数学老师最近表扬妞妞的次数很多,因为妞妞自从开始看爸爸写的书之后,变化很大。作业板书工整,计算仔细,上课集中注意力。有时写作业、温功课到很晚。遇到难题之后,妞妞再也不是胡乱猜测,而是静下心来思考。“安静会产生智慧”,妞妞现在也常常说这句话。最让爸爸感动的是有一次爸爸讲的题妞妞怎么都不明白,又说不清自己的问题,着急委屈得直哭,但是妞妞还是坚持要爸爸再讲,擦干眼泪继续思考,直到完全搞明白。和这个学期初相比,很难相信是同一个孩子。爸爸、妈妈、爷爷、奶奶都很高兴,觉得妞妞变得懂事多了。
数学资料上面有一道思考题是这样的一个8X8的方格,一只蚂蚁从左下(0,0)爬到右上(8,8)点,只能沿着格子线走,最短路径有多长?有多少条?妞妞想不清,就拿来问爸爸。“爸爸,最短路径长度我知道,是16,可是有多少条我太明白如何做。”
“妞妞能不能够猜一猜有多少条路径呢?”爸爸看完题,想了一会儿,有意识地逗妞妞。“应该有几十条,比如这样,这样,都是不一样的路径。”妞妞小手在图上比划。
爸爸拿出一张纸,画了一个8X8格子图,然后开始在图上边讲边写。“从(0,0)到(1,1)有几条最短路径?”
“两条,这是最简单的了。”妞妞回答。
“对!问题就是从最简单的情形开始分析,得出规律后再在复杂的情形下使用。如果把到每个点的最短路径数写下,我们能够看到十分有趣的规律。”说着爸爸在最下一行和最左一列写下了许多的1,在(1,1)点边上写下了2。
“从(0,0)到最下边一行和最左边一列中的所有点的最短路径都只有一条,对不对?”爸爸用铅笔指着图问。
“对,只能是沿直线走,否则就不是最短的路径。”妞妞点点头。
“到(1,1)这一点的最佳路径是2条,分别从(0,0)经过(0,1)和(1,0)到(1,1)路径和也应该是从(0,0)到(0,1)和(1,0)的最佳路径之和,对不对?简单理解就是如果到(1,1),必须先到(0,1)或(1,0),否则就不可能是最佳路径。”妞妞点点头。爸爸接着说:“所以从(0,0)到(1,2)的最佳路径数是到(1,1)和(1,0)的最佳路径数之和,也就是2+1=3,对不对?”
“噢,然来是这样呀!这样我就能把所有的点上的数字都写下来!”妞妞十分兴奋,拉过爸爸的纸,一边嘴里喃喃地计算,一边开始在上面写数字。
爸爸微笑地看着妞妞,过了好半天,妞妞算完了,长长出了一口气,“12870条路径!这么多呀!”把舌头伸的长长的,表示自己非常惊讶。
“就是,这和我们的直觉不太一样,但是千真万确是这样的。”爸爸语气很肯定,“你有没有注意到这些数字的规律?”
“它们两边是对称的。”说着,妞妞在(0,0)和(8,8)之间画了一条线,“两边的数是对称的!”
“妞妞的观察能力真的好厉害!所以如果我们预先知道它们是对称的,那么在计算的时候我们就可以只计算一半就可以了。”爸爸觉得今天的趣味数学话题可以从这里开始了。“爸爸给妞妞讲个趣味数学的故事吧!”
“在十八世纪的俄罗斯加里宁格勒市(Kaliningrad Russia),当时叫哥尼斯堡(Konigsberg, Prussia),还是东普鲁士王国的首都,美丽的普莱格尔河(Pregel)横贯城市,条河上建有七座桥,将河中间的两个岛和河岸联结起来,这里是人们闲暇时经常散步的地方。”爸爸说着,开始画出一张图。
“免不了有人提出一个有趣的问题,不管你从哪里开始,能不能不重复地走遍着七座桥,最后又回到原来的位置?这个城市的居民几乎都被这个看起来很简单又很有趣的问题吸引,很多人尝试了各种各样的走法,但是始终没有人找到这样的一条路,可谁也不能说就不存在这样的一条路。看来要得到一个明确、理想的答案还真不那么容易。”妞妞听爸爸介绍后,自己也开始用指头在图上试着走。
爸爸接着说:“当大数学家29岁的伦哈德·欧拉(Euler)在1736年访问这个城市时,有人带着这个问题找到他。欧拉是一位普鲁士数学奇才,也是一位有13个孩子的父亲,同时还著有80本书的数学研究成果。传说,许多研究报告都是在第一次与第二次叫他去吃饭之间的30分钟时间内写出来的。他经过一番仔细思考后,欧拉很快就用一种独特的方法给出了解答。而且开创了一门对后世有巨大影响的学科---拓扑学和图论。”爸爸又开始画图。
“欧拉首先用自己天才的数学思维把这个问题简化。他用点表示岛和陆地,两座小岛和河的两岸分别看作四个点,两点之间的连线表示连接它们的桥,七座桥看作这四个点之间的连线。这样河流、小岛和桥简化为一个网络图,七桥问题就变成网络图能否不提笔一笔画成的问题!对七桥问题欧拉的结论是不可能每座桥都走一遍,最后回到原来的位置,因为所有能一笔画出来的图形的奇顶点(通过此点弧的条数是奇数的顶点)的个数必须也只能是0或2个。”妞妞的眼睛里有许多的迷惑,爸爸试图简单解释一下。
“简单地说,当一个人由一座桥(弧)进入一块陆地(点)时,他同时也必须由另一座桥(弧)离开这个点,所以每次经过一点必须有两条弧和它相联。从一个起点离开的线与最後回到起点的线亦是两条,因此每一个点相连的弧数必为偶数,方能保证能一笔画出,且会到起点。对不要求回到起点的一笔画问题,可以有两个奇点,一个出发、一个结束。七桥问题的图形中,没有一点含有偶数条弧,A点三条弧,B点5条,C点三条,P点三条,因此这个任务是无法完成。”爸爸讲完了,静静地看着妞妞。
“原来如此!”妞妞把头抬起来,嘘了一口气,“原来是这样!”
“你告诉我这些图能不能够一笔画?”爸爸在纸上画了两个图,“一个3X3的点阵能不能够一笔画?这就算是给你留的作业吧!”

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