用高等数学“铲雪”!这个200多年前的证明太厉害了,有城市用它省了2000多万……….

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她说:“下大雪看着确实挺好看的,可对那些无家可归的人,还有天没亮就起来扫街的环卫工来说,尤其是老人,下雪会让他们本来就困难的生活更加艰难。

在上面这张图中,很明显,地面被白雪覆盖,公路上却干干净净。这肯定不是雪花故意绕开的选择,也不能是靠环卫工纯人力去扫除的。

没见过雪的南方孩子或许知道向积雪路面“撒盐”可以融雪,但他们一定没有见过这个东西。

组合铲雪车

当然,在国内,北方孩子最常见的还是下面这种铲雪车:

怎么用数学清扫马路strong>

一条最短铲雪路线是铲雪车横穿所有所需的过道,而不会回溯路线的任何部分。如果存在这样的路径,则称为欧拉路径;如果该路径在同一位置开始和结束,则称为欧拉回路。

经过一个图中每条边且仅经过一次,并且经过每个顶点的路径,叫做这个图的一条欧拉路径(Euler Path),如果欧拉路径的起点和终点是同一个点则这条欧拉路径为欧拉回路(Euler circuit)。

简单来说:

数学家发现,确定欧拉路径是否存在的关键是奇数顶点的数量。即使顶点连接偶数个边,也将其视为顶点;如果顶点连接奇数个顶点,则将其视为奇数,反之则为偶数。上面的图形有四个偶数顶点,下面的城市有四个偶数顶点和两个奇数顶点。

但现实并不像理想中的那么简单,问题很快就出现了:如果有两个以上的奇数顶点,该怎么办p>

一种答案是使用更多的铲雪车,这一看就知道不是最佳选择。

比如,如果我们的城市变大了一点,随之我们就添加了另一条途径,则对应的图形将如下图所示。

 所以,如果你看到铲雪车在街道上来回开两次,这可不代表效率低,实际上可能非常高效。 洒水车和垃圾扫地车也是这个原理。

七桥问题与中国邮差问题

然而实际上,公路可能七扭八拐,这要怎么找奇偶数顶点不能应用到实际生活中,那么从这个角度来看,“欧拉途径”这个数学问题确实“没什么用”。

又得益于计算机技术的进步,一些软件能够把城市的交通 进行分割分析,然后再分别进行计算,进而规划出路径,欧拉途径就这样被应用到了“铲雪”一事上。

在普鲁士的柯尼斯堡有两个小岛,两个小岛和附近一共有7座桥连通。怎样规划路线才能恰好经过每一座桥一次p>

可是。欧拉虽然提出了七桥问题,但他给出的能解的一般条件是每块地都必须有偶数座桥,而七桥问题不符合这种情况,也就是说七桥问题不可解。

串的奇顶点有2个(最上和最下)

把欧拉证明的结论用到到中国邮差问题上,遇到三岔路口、五岔路口时就不得不回头。

就这样,北方的孩子再也不用滑雪橇上学了。

写在最后

所以,如果有一天你听见有人说博士生“扫大街”,千万不要再惊讶了!

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在这个浮躁的时代,一些人觉得研究纯数学和应用数学的数学家要名难出名,要利难获利,他们应该把自己的聪明才智用在搞金融上。

数学研究是一个功在后世的学科,正如200多年前欧拉的一个数学证明,可以在今天方便我们的生活一样。伟大的数学家看的不是眼前,而是未来。

然而,科学的发展不能只靠数学家来推动!每一位数理爱好者的出现,都是科学长远发展的推动力。

为了纪念伟大的数学家们,也为了让更多的人可以通俗易懂地领略数理之美,我们特别推出了《数学之旅·闪耀人类的54个数学家》

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用高等数学“铲雪”!这个200多年前的证明太厉害了,有城市用它省了2000多万..........

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