在日常工作、生活和娛樂中,經(jīng)常會遇到有關(guān)行程路線的問題.在這一講里,我們主要解決的問題是如何確定從某處到另一處最短路線的條數(shù)。
例1 下圖4—1中的線段表示的是汽車所能經(jīng)過的所有馬路,這輛汽車從A走到B處共有多少條最短路線?
分析 為了敘述方便,我們在各交叉點(diǎn)都標(biāo)上字母.如圖4—2.在這里,首先我們應(yīng)該明確從A到B的最短路線到底有多長?從A點(diǎn)走到B點(diǎn),不論怎樣走,最短也要走長方形AHBD的一個長與一個寬,即AD+DB.因此,在水平方向上,所有線段的長度和應(yīng)等于AD;在豎直方向上,所有線段的長度和應(yīng)等于DB.這樣我們走的這條路線才是最短路線.為了保證這一點(diǎn),我們就不應(yīng)該走“回頭路”,即在水平方向上不能向左走,在豎直方向上不能向上走.因此只能向右和向下走。
有些同學(xué)很快找出了從A到B的所有最短路線,即:
A→C→D→G→B A→C→F→G→B
A→C→F→I→B A→E→F→G→B
A→E→F→I→B A→E→H→I→B
通過驗(yàn)證,我們確信這六條路線都是從A到B的最短路線.如果按照上述方法找,它的缺點(diǎn)是不能保證找出所有的最短路線,即不能保證“不漏”.當(dāng)然如果圖形更復(fù)雜些,做到“不重”也是很困難的。
現(xiàn)在觀察這種題是否有規(guī)律可循。
1.看C點(diǎn):由A、由F和由D都可以到達(dá)C,而由F→C是由下向上走,由D→C是由右向左走,這兩條路線不管以后怎樣走都不可能是最短路線.因此,從A到C只有一條路線。
同樣道理:從A到D、從A到E、從A到H也都只有一條路線。
我們把數(shù)字“1”分別標(biāo)在C、D、E、H這四個點(diǎn)上,如圖4—2。
2.看F點(diǎn):從上向下走是C→F,從左向右走是E→F,那么從A點(diǎn)出發(fā)到F,可以是A→C→F,也可以是A→E→F,共有兩種走法.我們在圖4—2中的F點(diǎn)標(biāo)上數(shù)字“2”.2=1+1.第一個“1”是從A→C的一種走法;第二個“1”是從A→E的一種走法。
3.看G點(diǎn):從上向下走是D→G,從左向右走是F→G,那么從A→G
我們在G點(diǎn)標(biāo)上數(shù)字“3”.3=2+1,“2”是從A→F的兩種走法,“1”是從A→D的一種走法。
4.看I點(diǎn):從上向下走是F→I,從左向右走是H→I,那么從出發(fā)點(diǎn)
在I點(diǎn)標(biāo)上“3”.3=2+1.“2”是從A→F的兩種走法;“1”是從A→H的一種走法。
5.看B點(diǎn):從上向下走是G→B,從左向右走是I→B,那么從出發(fā)點(diǎn)A→B可以這樣走:
共有六種走法.6=3+3,第一個“3”是從A→G共有三種走法,第二個“3”是從A→I共有三種走法.在B點(diǎn)標(biāo)上“6”。
我們觀察圖4—2發(fā)現(xiàn)每一個小格右下角上標(biāo)的數(shù)正好是這個小格右上角與左下角的數(shù)的和,這個和就是從出發(fā)點(diǎn)A到這點(diǎn)的所有最短路線的條數(shù).這樣,我們可以通過計(jì)算來確定從A→B的最短路線的條數(shù),而且能夠保證“不重”也“不漏”。
解:由上面的分析可以得到如下的規(guī)律:每個格右上角與左下角所標(biāo)的數(shù)字和即為這格右下角應(yīng)標(biāo)的數(shù)字.我們稱這種方法為對角線法,也叫標(biāo)號法。
根據(jù)這種“對角線法”,B點(diǎn)標(biāo)6,那么從A到B就有6條不同的最短路線(見圖4—3)。
答:從A到B共有6條不同的最短路線。