小升初奧數(shù)題資料(二)(16)
來源:家長幫論壇淄博站 文章作者:杰為卓犖 2018-03-10 16:30:58

有一個著名的數(shù)學(xué)故事--哥尼斯堡七橋問題。哥尼斯堡是立陶宛共和國的一座城市,布勒格爾河從城中穿過,河中有兩個島,18世紀(jì)時河上共有七座橋連接A,B兩個島以及河的兩岸C,D(如下圖)。
所謂七橋問題就是:一個散步者要一次走遍這七座橋,每座橋只走一次,怎樣走才能成功?
當(dāng)時的許多人都熱衷于解決七橋問題,但是都沒成功。后來,這個問題引起了大數(shù)學(xué)家歐拉(1707-1783)的興趣,許多人的不成功促使歐拉從反面來思考問題:是否根本就不存在這樣一條路線呢?經(jīng)過認(rèn)真研究,歐拉終于在1736年圓滿地解決了七橋問題,并發(fā)現(xiàn)了一筆畫原理。歐拉是怎樣解決七橋問題的呢?因為島的大小,橋的長短都與問題無關(guān),所以歐拉把A,B兩島以及陸地C,D用點表示,橋用線表示,那么七橋問題就變?yōu)橛覉D是否可以一筆畫的問題了。
一、例題與方法指導(dǎo)
例1 下圖是某展覽館的平面圖,一個參觀者能否不重復(fù)地穿過每一扇門?如果不能,請說明理由。如果能,應(yīng)從哪開始走?
思路導(dǎo)航:
我們將每個展室看成一個點,室外看成點E,將每扇門看成一條線段,兩個展室間有門相通表示兩個點間有線段相連,于是得到右圖。能否不重復(fù)地穿過每扇門的問題,變?yōu)橛覉D是否一筆畫問題。
例1的關(guān)鍵是如何把一個實際問題變?yōu)榕袛嗍欠褚还P畫問題,就像歐拉在解決哥尼斯堡七橋問題時做的那樣。
例2 一個郵遞員投遞信件要走的街道如下頁左上圖所示,圖中的數(shù)字表示各條街道的千米數(shù),他從郵局出發(fā),要走遍各街道,最后回到郵局。怎樣走才能使所走的行程最短?全程多少千米?
思路導(dǎo)航:
圖中共有8個奇點,必須在8 個奇點間添加4條線,才能消除所有奇點,成為能從郵局出發(fā)最后返回郵局的一筆畫。在距離最近的兩個奇點間添加一條連線,如左上圖中虛線所示,共添加4條連線,這4條連線表示要重復(fù)走的路,顯然,這樣重復(fù)走的路程最短,全程30千米。走法參考右上圖(走法不唯一)。
例3 右圖中每個小正方形的邊長都是100米。小明沿線段從A點到B點,不許走重復(fù)路,他最多能走多少米?
思路導(dǎo)航:
這道題大多數(shù)同學(xué)都采用試畫的方法,實際上可以用一筆畫原理求解。首先,圖中有8個奇點,在8個奇點之間至少要去掉4條線段,才能使這8個奇點變成偶點;其次,從A點出發(fā)到B點,A,B兩點必須是奇點,現(xiàn)在A,B都是偶點,必須在與A,B連接的線段中各去掉1條線段,使A,B成為奇點。所以至少要去掉6條線段,也就是最多能走1800米,走法如下頁上圖。或
例2與例3的圖中各有8個奇點,都是通過減少奇點個數(shù),將多筆畫變成一筆畫的問題,但它們采用的方法卻完全不同。因為例2中只要求走遍所有的線段,沒有要求不能重復(fù),所以通過添加線段的方法(實際是重復(fù)走添加線段的這段路),將奇點變?yōu)榕键c,使多筆畫變成一筆畫。而在例3中,要求不能走重復(fù)的路,所以不能添加線段,只能通過減少線段的方法,將奇點變?yōu)榕键c,使多筆畫變成一筆畫。區(qū)別就在于能否重復(fù)走!能"重復(fù)"就"添線",不能"重復(fù)"就"減線"。
例4 在六面體的頂點B和E處各有一只螞蟻(見右圖),它們比賽看誰能爬過所有的棱線,最終到達(dá)終點D。已知它們的爬速相同,哪只螞蟻能獲勝?
思路導(dǎo)航:
許多同學(xué)看不出這是一筆畫問題,但利用一筆畫的知識,能非常巧妙地解答這道題。這道題只要求爬過所有的棱,沒要求不能重復(fù)?墒莾芍晃浵伵浪傧嗤,如果一只不重復(fù)地爬遍所有的棱,而另一只必須重復(fù)爬某些棱,那么前一只螞蟻爬的路程短,自然先到達(dá)D點,因而獲勝。問題變?yōu)閺腂到D與從E到D哪個是一筆畫問題。圖中只有E,D兩個奇點,所以從E到D可以一筆畫出,而從B到D 卻不能,因此E點的螞蟻獲勝。
二、鞏固提高
1.郵遞員要從郵局出發(fā),走遍左下圖(單位:千米)中所有街道,最后回到郵局,怎樣走路程最短?全程多少千米?
2.有一個郵局,負(fù)責(zé)21個村莊的投遞工作,右上圖中的點表示村莊,線段表示道路。郵遞員從郵局出發(fā),怎樣才能不重復(fù)地經(jīng)過每一個村莊,最后回到郵局?
3.一只木箱的長、寬、高分別為5,4,3厘米(見右圖),有一只甲蟲從A點出發(fā),沿棱爬行,每條棱不允許重復(fù),則甲蟲回到A點時,最多能爬行多少厘米?
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