用有趣的数学问题提高思考质量,用知识点的黄金交叉发现数学之美。
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钟评委:刚才安同学进行了非常精采的讲解。这样,对一个线路图,也就是安同学所说的网络图,能不能一笔画,我想大家一看到具体的图形,很快就能准确地判定了。这就是知识,这就是科学,对之认知产生的作用。我们不必去猜、去试,而是很快予以无容置疑的判定。一笔画的“理论”是怎么产生的,大家知道吗?──还是那个安同学,你一定有所探究了。你继续简单说说吧!
安选手:这是源于哥尼斯堡“七桥问题”,相当于一笔画,即能否一次不重复地走遍七座桥。这个问题被欧拉解决。我想还是评委老师说吧!我可能说不清楚,不得要领。
钟评委:好吧!今天的活动已很丰富,时间也不早了。我就简略地说说这个“七桥问题”吧!位于普鲁士(即德国境内)哥尼斯堡的七座桥,示意如图(图5-1),能否一次不重复地走遍,渐渐成了闻名遐迩的名题。1736年29岁的欧拉向圣彼得堡科学院递交了《哥尼斯堡的七座桥》的论文,分21点逐一阐述了问题解决的思想与方法。在解答问题的同时,开创了数学的新分支──图论与几何拓扑。欧拉这个瑞士的大数学家太知名了,这里就不作介绍了;图论刚才安选手已有所解说,且表述得相当好。其中“结点”这个说法太好了。图5-1中由七座桥划成的A、B、C、D四个区域,恰与走桥线路相关。由路形成的“外”区域B、C联通3座桥如图5-2表示,3条线路当然是奇点,由岛形成的“内”区域A通5座桥,D通3座桥,也都是奇点。4个奇点当然不能一笔画出。从图5-1到图5-2,就是大科学家智慧思维的结晶。
“拓扑”什么意思呢?对于结点与路线,框或弧都是一回事,这就有拓扑的寓义。咱们汉字怎么样?就有拓扑的意蕴吧!印刷体、正草隶篆,笔画都是一样的。字块在字的结构的相关部位,始终显现其本质属性。
欧拉的故事告诉我们,把现实问题数学化,即建立数学模型;以及把数学问题数据化,数与形相结合,由此可使问题解决。其意义是多么重要与了不起。
夏令营第一天,简单的问题我们讨论与解决却相对花了那么多时间。大家看看值不值啊?(“值”!)好!散会!
参考文献:
[1]姜伯驹,一笔画和邮递路线问题,人民教育出版社,1964年版。
附:相关练习:
☆1.下列图形哪些能够一笔画出,为什么:
☆2.在“田”字形的几何图形两个顶点之间加几笔(即添加几条辅助线),使能一笔画出?
3.一个矩形纵横各同时添加一条线、两条线、…、n条线,从左下进入,右上走出,总能遍历每个小方块吗?哪些能?哪些不能?
参考答案:
1.第1、4个图能一笔画,第2、3个图不能一笔画(各4个奇点)。
2.4个奇点,消除2个即可。只须添加一条线。比如
3.n为奇数可以,n为偶数不行。
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