第八章 一些特殊的图优秀课件.ppt

《第八章 一些特殊的图优秀课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第八章 一些特殊的图优秀课件.ppt（44页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第八章第八章 一些特殊的图一些特殊的图第1页，本讲稿共44页8.2 欧拉图欧拉图17361736年年年年瑞瑞瑞瑞士士士士数数数数学学学学家家家家欧欧欧欧拉拉拉拉发发发发表表表表了了了了图图图图论论论论的的的的第第第第一一一一篇篇篇篇著著著著名名名名论论论论文文文文“哥哥哥哥尼尼尼尼斯斯斯斯堡堡堡堡七七七七桥桥桥桥问问问问题题题题”(下下下下称称称称七七七七桥桥桥桥问问问问题题题题)。这这这这个个个个问问问问题题题题是是是是这这这这样样样样的的的的：哥哥哥哥尼尼尼尼斯斯斯斯堡堡堡堡城城城城有有有有一一一一条条条条横横横横贯贯贯贯全全全全城城城城的的的的普普普普雷雷雷雷格格格格尔尔尔尔河河河河，城

2、城城城的的的的各各各各部部部部分分分分用用用用七七七七桥桥桥桥联联联联结结结结，每每每每逢逢逢逢节节节节假假假假日日日日，有有有有些些些些城城城城市市市市居居居居民民民民进进进进行行行行环环环环城城城城周周周周游游游游，于于于于是是是是便便便便产产产产生生生生了了了了能能能能否否否否“从从从从某某某某地地地地出出出出发发发发，通通通通过过过过每每每每桥桥桥桥恰恰恰恰好好好好一次，在走遍了七桥后又返回到原处一次，在走遍了七桥后又返回到原处一次，在走遍了七桥后又返回到原处一次，在走遍了七桥后又返回到原处”的问题。的问题。的问题。的问题。第2页，本讲稿共44页图图8.1.18.1.1第3页，本讲稿共

3、44页 反复的奔走试行和失败，使人们对成功的反复的奔走试行和失败，使人们对成功的反复的奔走试行和失败，使人们对成功的反复的奔走试行和失败，使人们对成功的可能发可能发可能发可能发 生疑惑，猜想问题无解，但又谁也说不清生疑惑，猜想问题无解，但又谁也说不清生疑惑，猜想问题无解，但又谁也说不清生疑惑，猜想问题无解，但又谁也说不清其中道理，于是有好事者去请教年轻的数学家欧拉其中道理，于是有好事者去请教年轻的数学家欧拉其中道理，于是有好事者去请教年轻的数学家欧拉其中道理，于是有好事者去请教年轻的数学家欧拉(Euler)(Euler)(Euler)(Euler)，刚开始欧拉也看不出这是一个数学问题，刚开始欧

4、拉也看不出这是一个数学问题，刚开始欧拉也看不出这是一个数学问题，刚开始欧拉也看不出这是一个数学问题,1736,1736,1736,1736年，年，年，年，29292929岁的欧拉把这一问题化成数学问题，岁的欧拉把这一问题化成数学问题，岁的欧拉把这一问题化成数学问题，岁的欧拉把这一问题化成数学问题，严格地论证了上述严格地论证了上述严格地论证了上述严格地论证了上述“七桥问题七桥问题七桥问题七桥问题”无解，并由此开创无解，并由此开创无解，并由此开创无解，并由此开创了图论与拓扑学的思维方式和诸多概念与理论，了图论与拓扑学的思维方式和诸多概念与理论，了图论与拓扑学的思维方式和诸多概念与理论，了图论与拓扑

5、学的思维方式和诸多概念与理论，1736173617361736年遂被公认为图论学科的历史元年，欧拉被尊年遂被公认为图论学科的历史元年，欧拉被尊年遂被公认为图论学科的历史元年，欧拉被尊年遂被公认为图论学科的历史元年，欧拉被尊为图论与拓扑学之父为图论与拓扑学之父为图论与拓扑学之父为图论与拓扑学之父.第4页，本讲稿共44页在图在图在图在图8.1.18.1.1画出了哥尼斯堡城图，城的四块画出了哥尼斯堡城图，城的四块画出了哥尼斯堡城图，城的四块画出了哥尼斯堡城图，城的四块陆地部分以陆地部分以陆地部分以陆地部分以A A，B B，C C，和，和，和，和D D标记。欧拉巧妙地把标记。欧拉巧妙地把标记。欧拉巧妙

6、地把标记。欧拉巧妙地把哥尼斯堡城图化为图哥尼斯堡城图化为图哥尼斯堡城图化为图哥尼斯堡城图化为图8.1.28.1.2所示图所示图所示图所示图G G，他把陆地设，他把陆地设，他把陆地设，他把陆地设为图为图为图为图G G中的结点，把桥画成相应地联结陆地即结中的结点，把桥画成相应地联结陆地即结中的结点，把桥画成相应地联结陆地即结中的结点，把桥画成相应地联结陆地即结点的边。于是，通过哥尼斯堡城中每座桥恰好点的边。于是，通过哥尼斯堡城中每座桥恰好点的边。于是，通过哥尼斯堡城中每座桥恰好点的边。于是，通过哥尼斯堡城中每座桥恰好一次问题，等价于在图一次问题，等价于在图一次问题，等价于在图一次问题，等价于在图G

7、 G中从某一结点出发找出中从某一结点出发找出中从某一结点出发找出中从某一结点出发找出一条链，它通过每条边恰好一次后回到原出发一条链，它通过每条边恰好一次后回到原出发一条链，它通过每条边恰好一次后回到原出发一条链，它通过每条边恰好一次后回到原出发结点，亦即等价于在图结点，亦即等价于在图结点，亦即等价于在图结点，亦即等价于在图G G中寻找一个圈，它通过中寻找一个圈，它通过中寻找一个圈，它通过中寻找一个圈，它通过G G中每一条边恰好一次。中每一条边恰好一次。中每一条边恰好一次。中每一条边恰好一次。第5页，本讲稿共44页图图图图 8.1.28.1.2第6页，本讲稿共44页欧拉图欧拉图2 2 2 2欧拉

8、图（欧拉图（欧拉图（欧拉图（欧拉回路与欧拉图）欧拉回路与欧拉图）欧拉回路与欧拉图）欧拉回路与欧拉图）经过图中每条边一次且仅一次并且行遍图经过图中每条边一次且仅一次并且行遍图经过图中每条边一次且仅一次并且行遍图经过图中每条边一次且仅一次并且行遍图中所有顶点的通路，称为中所有顶点的通路，称为中所有顶点的通路，称为中所有顶点的通路，称为欧拉通路欧拉通路欧拉通路欧拉通路若欧拉通路为回路，则称它为若欧拉通路为回路，则称它为若欧拉通路为回路，则称它为若欧拉通路为回路，则称它为欧拉回路欧拉回路欧拉回路欧拉回路具有欧拉回路的图称为具有欧拉回路的图称为具有欧拉回路的图称为具有欧拉回路的图称为欧拉图欧拉图欧拉图欧

9、拉图具有欧拉通路的图称为具有欧拉通路的图称为具有欧拉通路的图称为具有欧拉通路的图称为半欧拉图半欧拉图半欧拉图半欧拉图 第7页，本讲稿共44页欧拉通路判定定理欧拉通路判定定理欧拉通路判定定理欧拉通路判定定理定理定理定理定理8.4 8.4 8.4 8.4 无向图无向图无向图无向图G G G G具有欧拉具有欧拉具有欧拉具有欧拉通路通路通路通路当且仅当当且仅当当且仅当当且仅当G G G G连通连通连通连通且且且且没有没有没有没有或有或有或有或有两两两两个奇度个奇度个奇度个奇度顶点顶点顶点顶点若若若若无奇度无奇度无奇度无奇度顶点，则欧拉通路为顶点，则欧拉通路为顶点，则欧拉通路为顶点，则欧拉通路为回路回路

10、回路回路;若有两个若有两个若有两个若有两个奇度奇度奇度奇度顶点，则它们是每条欧拉通路的两个顶点，则它们是每条欧拉通路的两个顶点，则它们是每条欧拉通路的两个顶点，则它们是每条欧拉通路的两个端点端点端点端点欧拉图判定定理欧拉图判定定理欧拉图判定定理欧拉图判定定理定理定理定理定理8.5 8.5 8.5 8.5 无向图无向图无向图无向图G G G G为为为为欧拉图欧拉图欧拉图欧拉图当且仅当当且仅当当且仅当当且仅当G G G G连通连通连通连通且且且且无奇度顶点无奇度顶点无奇度顶点无奇度顶点第8页，本讲稿共44页欧拉通路欧拉通路欧拉通路欧拉通路第9页，本讲稿共44页欧拉回路欧拉回路欧拉回路欧拉回路第10

11、页，本讲稿共44页1 111111010(a)(a)12129 92 28 83 34 47 75 56 6因上图是因上图是因上图是因上图是欧拉图欧拉图欧拉图欧拉图，故能沿着一条（不唯一故能沿着一条（不唯一故能沿着一条（不唯一故能沿着一条（不唯一的）的）的）的）欧拉回路欧拉回路欧拉回路欧拉回路一笔画，且能回到出发点一笔画，且能回到出发点一笔画，且能回到出发点一笔画，且能回到出发点1 1 1 1，2 2 2 2，3 3 3 3，4 4 4 4，7 7 7 7，8 8 8 8，10 10 10 10，11 11 11 11，12 12 12 12，2 2 2 2，5 5 5 5，4 4 4 4，6

12、 6 6 6，5 5 5 5，12 12 12 12，9 9 9 9，6 6 6 6，8 8 8 8，9 9 9 9，11 11 11 11，1.1.1.1.第11页，本讲稿共44页第12页，本讲稿共44页应用应用1：一笔画问题：一笔画问题许多智力题要求用笔连续移动，不离开纸面，许多智力题要求用笔连续移动，不离开纸面，许多智力题要求用笔连续移动，不离开纸面，许多智力题要求用笔连续移动，不离开纸面，每边只能画一次，不允许重复，将图形画出，称每边只能画一次，不允许重复，将图形画出，称每边只能画一次，不允许重复，将图形画出，称每边只能画一次，不允许重复，将图形画出，称该图能一笔画。该图能一笔画。该图

13、能一笔画。该图能一笔画。利用欧拉回路和通路来解决这样的智力题。利用欧拉回路和通路来解决这样的智力题。利用欧拉回路和通路来解决这样的智力题。利用欧拉回路和通路来解决这样的智力题。例如能否将穆罕默德短弯刀一笔画？例如能否将穆罕默德短弯刀一笔画？例如能否将穆罕默德短弯刀一笔画？例如能否将穆罕默德短弯刀一笔画？第13页，本讲稿共44页欧拉回路：欧拉回路：欧拉回路：欧拉回路：a,b,d,g.h,j,i,h,k,g,f,d,c,b.a,b,d,g.h,j,i,h,k,g,f,d,c,b.e.i.f,e,a.e.i.f,e,a.第14页，本讲稿共44页蚂蚁比赛问题蚂蚁比赛问题l 甲、乙两只蚂蚁分别位于右下图

14、中的结点甲、乙两只蚂蚁分别位于右下图中的结点a a，b b处，处，并设图中的边长度是相等的。并设图中的边长度是相等的。l 甲、乙进行比赛：从它们所在的结点出发，走过图甲、乙进行比赛：从它们所在的结点出发，走过图中的所有边最后到达结点中的所有边最后到达结点c c处。处。l 如果它们的速度相同，如果它们的速度相同，l 问谁先到达目的地？问谁先到达目的地？l 在图中，仅有两个度数在图中，仅有两个度数 为奇数的结点为奇数的结点b b，c c，l 因而存在从因而存在从b b到到c c的欧拉通路。的欧拉通路。c cb(b(乙乙)a(a(甲甲)第15页，本讲稿共44页蚂蚁比赛问题蚂蚁比赛问题l 在图中，存在

15、从在图中，存在从b b到到c c的欧拉通路，的欧拉通路，l 且蚂蚁乙且蚂蚁乙从从b到到c c只要走一条边数为只要走一条边数为9 9的欧拉通路；的欧拉通路；l而蚂蚁甲要想走完所有的边到达而蚂蚁甲要想走完所有的边到达c c，l 至少要先走一条边从至少要先走一条边从a a到达到达b b，再走一条欧拉通路，再走一条欧拉通路l 因而，它至少要走因而，它至少要走1010条边，条边，l 才能到达才能到达c c，l 所以乙必胜。所以乙必胜。c cb(b(乙乙)a(a(甲甲)第16页，本讲稿共44页应用应用2:中国邮路问题中国邮路问题问题：一个邮递员从邮局出发问题：一个邮递员从邮局出发问题：一个邮递员从邮局出发

16、问题：一个邮递员从邮局出发,走遍所有街走遍所有街走遍所有街走遍所有街道道道道,把邮件送到每个收件人手中把邮件送到每个收件人手中把邮件送到每个收件人手中把邮件送到每个收件人手中,最后回到邮局最后回到邮局最后回到邮局最后回到邮局,要要要要怎样走怎样走怎样走怎样走,使全程路线最短。使全程路线最短。使全程路线最短。使全程路线最短。转化为图论问题：以街道为边转化为图论问题：以街道为边转化为图论问题：以街道为边转化为图论问题：以街道为边,以街道交叉以街道交叉以街道交叉以街道交叉点为结点点为结点点为结点点为结点,以街道的长度为边上的权以街道的长度为边上的权以街道的长度为边上的权以街道的长度为边上的权,在带权

17、图在带权图在带权图在带权图G=G=上上上上,找出一个经过所有边至少一次的找出一个经过所有边至少一次的找出一个经过所有边至少一次的找出一个经过所有边至少一次的回路回路回路回路,并使得该回路的权和达到最小。并使得该回路的权和达到最小。并使得该回路的权和达到最小。并使得该回路的权和达到最小。第17页，本讲稿共44页说明：说明：说明：说明：1 1 1 1、该回路未必是、该回路未必是、该回路未必是、该回路未必是EulerEulerEulerEuler回路回路回路回路,边允许边允许边允许边允许重复。重复。重复。重复。2 2 2 2、中国管梅谷教授、中国管梅谷教授、中国管梅谷教授、中国管梅谷教授196219

18、6219621962年提出了这个问题年提出了这个问题年提出了这个问题年提出了这个问题,著名数学家著名数学家著名数学家著名数学家 J.J.埃德蒙和他的合作者给出了一个埃德蒙和他的合作者给出了一个埃德蒙和他的合作者给出了一个埃德蒙和他的合作者给出了一个解答。解答。解答。解答。指出如果图指出如果图指出如果图指出如果图G G G G有有有有m m m m条边条边条边条边,则所求回路至少是则所求回路至少是则所求回路至少是则所求回路至少是m m m m条边条边条边条边,最多不超过最多不超过最多不超过最多不超过2m2m2m2m条边条边条边条边,并且每边在回路中至并且每边在回路中至并且每边在回路中至并且每边在

19、回路中至多出现两次。多出现两次。多出现两次。多出现两次。第18页，本讲稿共44页有向欧拉图有向欧拉图定理定理定理定理8.6 8.6 8.6 8.6 有向图有向图有向图有向图D D D D为为为为半欧拉图半欧拉图半欧拉图半欧拉图当且仅当当且仅当当且仅当当且仅当D D D D连连连连通，且通，且通，且通，且除两个顶点除两个顶点除两个顶点除两个顶点外，其余顶点的外，其余顶点的外，其余顶点的外，其余顶点的入度等于出入度等于出入度等于出入度等于出度度度度，这两个例外的顶点中，一个的入度比出度，这两个例外的顶点中，一个的入度比出度，这两个例外的顶点中，一个的入度比出度，这两个例外的顶点中，一个的入度比出度

20、大大大大1 1 1 1，另一个的入度比出度小，另一个的入度比出度小，另一个的入度比出度小，另一个的入度比出度小1 1 1 1 定理定理定理定理8.7 8.7 8.7 8.7 有向图有向图有向图有向图D D D D为为为为欧拉图欧拉图欧拉图欧拉图当且仅当当且仅当当且仅当当且仅当D D D D连连连连通且每个顶点的通且每个顶点的通且每个顶点的通且每个顶点的入度等于出度入度等于出度入度等于出度入度等于出度第19页，本讲稿共44页判断有向图是否有欧拉路判断有向图是否有欧拉路V V1 1V V2 2V V3 3V V4 4(a)(a)图图图图a)a)a)a)中（结点中（结点中（结点中（结点v v v v

21、1 1 1 1的入度比出度大的入度比出度大的入度比出度大的入度比出度大1 1 1 1，结点，结点，结点，结点v v v v3 3 3 3的出度比入度大的出度比入度大的出度比入度大的出度比入度大1 1 1 1，且除了这两个结点外，其余，且除了这两个结点外，其余，且除了这两个结点外，其余，且除了这两个结点外，其余结点的入度等于出度）结点的入度等于出度）结点的入度等于出度）结点的入度等于出度）因此，存在一条的欧拉通路因此，存在一条的欧拉通路因此，存在一条的欧拉通路因此，存在一条的欧拉通路 v v v v3 3 3 3v v v v1 1 1 1v v v v2 2 2 2v v v v3 3 3 3

22、v v v v4 4 4 4v v v v1 1 1 1；第20页，本讲稿共44页V V8 8V V2 2V V4 4V V6 6(c)(c)V V1 1V V3 3V V5 5V V7 7图图图图(c)(c)(c)(c)中所有结点的入度等于出度，中所有结点的入度等于出度，中所有结点的入度等于出度，中所有结点的入度等于出度，有欧拉回路有欧拉回路有欧拉回路有欧拉回路 v v v v1 1 1 1v v v v2 2 2 2v v v v3 3 3 3v v v v4 4 4 4v v v v5 5 5 5v v v v6 6 6 6v v v v7 7 7 7v v v v8 8 8 8v v

23、v v2 2 2 2v v v v4 4 4 4v v v v6 6 6 6v v v v8 8 8 8v v v v1 1 1 1因而因而因而因而(c)(c)(c)(c)是欧拉图。是欧拉图。是欧拉图。是欧拉图。第21页，本讲稿共44页第22页，本讲稿共44页欧拉图应用：计算机鼓轮设计欧拉图应用：计算机鼓轮设计 旋转鼓的表面分成旋转鼓的表面分成旋转鼓的表面分成旋转鼓的表面分成8 8 8 8块扇形，如图所示。块扇形，如图所示。块扇形，如图所示。块扇形，如图所示。图中阴影区表示用导电材料制成，空白区用绝图中阴影区表示用导电材料制成，空白区用绝图中阴影区表示用导电材料制成，空白区用绝图中阴影区表示用

24、导电材料制成，空白区用绝缘材料制成，分别用二进制信号缘材料制成，分别用二进制信号缘材料制成，分别用二进制信号缘材料制成，分别用二进制信号1 1 1 1或或或或0 0 0 0表示。终表示。终表示。终表示。终端端端端a a a a、b b b b和和和和c c c c是接地或不是接地是接地或不是接地是接地或不是接地是接地或不是接地.因此，鼓的位置因此，鼓的位置因此，鼓的位置因此，鼓的位置可用二进制信号表示。试问应如何选取这可用二进制信号表示。试问应如何选取这可用二进制信号表示。试问应如何选取这可用二进制信号表示。试问应如何选取这8 8 8 8个扇个扇个扇个扇形的材料使每转过一个扇形都得到一个不同的

25、形的材料使每转过一个扇形都得到一个不同的形的材料使每转过一个扇形都得到一个不同的形的材料使每转过一个扇形都得到一个不同的二进制信号，即每转一周，能得到二进制信号，即每转一周，能得到二进制信号，即每转一周，能得到二进制信号，即每转一周，能得到000000000000至至至至111111111111的的的的8 8 8 8个数。个数。个数。个数。第23页，本讲稿共44页第24页，本讲稿共44页第25页，本讲稿共44页解：解：解：解：每转一个扇形，信号每转一个扇形，信号每转一个扇形，信号每转一个扇形，信号a a a a1 1 1 1a a a a2 2 2 2a a a a3 3 3 3变成变成变成变

26、成a a a a2 2 2 2a a a a3 3 3 3a a a a4 4 4 4 ，前者右两位决定了后者的左两位。因此，我，前者右两位决定了后者的左两位。因此，我，前者右两位决定了后者的左两位。因此，我，前者右两位决定了后者的左两位。因此，我们可把所有两位二进制数作结点，从每一个顶们可把所有两位二进制数作结点，从每一个顶们可把所有两位二进制数作结点，从每一个顶们可把所有两位二进制数作结点，从每一个顶点点点点a a a a1 1 1 1a a a a2 2 2 2到到到到a a a a2 2 2 2a a a a3 3 3 3引一条有向边引一条有向边引一条有向边引一条有向边a a a a1

27、 1 1 1a a a a2 2 2 2a a a a3 3 3 3表示这个表示这个表示这个表示这个3 3 3 3位二位二位二位二进制数，作出表示所有可能的码变换的有向图进制数，作出表示所有可能的码变换的有向图进制数，作出表示所有可能的码变换的有向图进制数，作出表示所有可能的码变换的有向图（见下图）。（见下图）。（见下图）。（见下图）。第26页，本讲稿共44页第27页，本讲稿共44页第28页，本讲稿共44页于是问题转化为在这个有向图上求一条欧于是问题转化为在这个有向图上求一条欧于是问题转化为在这个有向图上求一条欧于是问题转化为在这个有向图上求一条欧拉回路。这个有向图的拉回路。这个有向图的拉回路

28、。这个有向图的拉回路。这个有向图的4 4 4 4个顶点的次数都是出度、个顶点的次数都是出度、个顶点的次数都是出度、个顶点的次数都是出度、入度各为入度各为入度各为入度各为2 2 2 2，根据定理，根据定理，根据定理，根据定理8.68.68.68.6，欧拉回路存在，比，欧拉回路存在，比，欧拉回路存在，比，欧拉回路存在，比如如如如 是一条欧拉回路，对应于是一条欧拉回路，对应于是一条欧拉回路，对应于是一条欧拉回路，对应于这个回路的布鲁英序列：这个回路的布鲁英序列：这个回路的布鲁英序列：这个回路的布鲁英序列：00011101000111010001110100011101，因此材料，因此材料，因此材料，

29、因此材料应按此序列分布。应按此序列分布。应按此序列分布。应按此序列分布。第29页，本讲稿共44页上面的例子可以将鼓轮推广到具有上面的例子可以将鼓轮推广到具有上面的例子可以将鼓轮推广到具有上面的例子可以将鼓轮推广到具有n n个触点个触点个触点个触点的情形的情形的情形的情形.第30页，本讲稿共44页小结：小结：欧拉图欧拉图半欧拉图和欧拉图共性：半欧拉图和欧拉图共性：半欧拉图和欧拉图共性：半欧拉图和欧拉图共性：1 1、过每边一次且仅一次；、过每边一次且仅一次；、过每边一次且仅一次；、过每边一次且仅一次；2 2、连通。、连通。、连通。、连通。半欧拉图和欧拉图半欧拉图和欧拉图半欧拉图和欧拉图半欧拉图和欧

30、拉图个性：个性：个性：个性：半欧拉图：半欧拉图：半欧拉图：半欧拉图：1 1 1 1、无向图，仅有零个或两个奇度数结点；、无向图，仅有零个或两个奇度数结点；、无向图，仅有零个或两个奇度数结点；、无向图，仅有零个或两个奇度数结点；2 2 2 2、有向图，、有向图，、有向图，、有向图，其中有两个结点，一个入度比出度大其中有两个结点，一个入度比出度大其中有两个结点，一个入度比出度大其中有两个结点，一个入度比出度大 1 1，另一个出度比入度大另一个出度比入度大另一个出度比入度大另一个出度比入度大1 1。欧拉图：欧拉图：欧拉图：欧拉图：1 1 1 1、无向图，所有结点的度数都为偶数；、无向图，所有结点的度

31、数都为偶数；、无向图，所有结点的度数都为偶数；、无向图，所有结点的度数都为偶数；2 2 2 2、有向图，、有向图，、有向图，、有向图，所有结点的入度等于出度。所有结点的入度等于出度。所有结点的入度等于出度。所有结点的入度等于出度。第31页，本讲稿共44页多产的数学家欧拉多产的数学家欧拉 欧拉欧拉欧拉欧拉1707170717071707年出生在瑞年出生在瑞年出生在瑞年出生在瑞士的巴塞尔（士的巴塞尔（士的巴塞尔（士的巴塞尔（BaselBaselBaselBasel）城，）城，）城，）城，13131313岁就进巴塞尔大学读书，得岁就进巴塞尔大学读书，得岁就进巴塞尔大学读书，得岁就进巴塞尔大学读书，得

32、到当时最有名的数学家约翰到当时最有名的数学家约翰到当时最有名的数学家约翰到当时最有名的数学家约翰 伯努利（伯努利（伯努利（伯努利（Johann BernoulliJohann BernoulliJohann BernoulliJohann Bernoulli，1667-17481667-17481667-17481667-1748年）的精心指导年）的精心指导年）的精心指导年）的精心指导 （Leonhard Euler 公元公元1707-1783年）年）第32页，本讲稿共44页 欧拉渊博的知识，无穷无尽的创作精力和空欧拉渊博的知识，无穷无尽的创作精力和空欧拉渊博的知识，无穷无尽的创作精力和空欧拉

33、渊博的知识，无穷无尽的创作精力和空前丰富的著作，都是令人惊叹不已的！他从前丰富的著作，都是令人惊叹不已的！他从前丰富的著作，都是令人惊叹不已的！他从前丰富的著作，都是令人惊叹不已的！他从19191919岁岁岁岁开始发表论文，直到开始发表论文，直到开始发表论文，直到开始发表论文，直到76767676岁，半个多世纪写下了浩岁，半个多世纪写下了浩岁，半个多世纪写下了浩岁，半个多世纪写下了浩如烟海的书籍和论文到今几乎每一个数学领域如烟海的书籍和论文到今几乎每一个数学领域如烟海的书籍和论文到今几乎每一个数学领域如烟海的书籍和论文到今几乎每一个数学领域都可以看到欧拉的名字，从初等几何的欧拉线，都可以看到欧

34、拉的名字，从初等几何的欧拉线，都可以看到欧拉的名字，从初等几何的欧拉线，都可以看到欧拉的名字，从初等几何的欧拉线，多面体的欧拉定理，立体解析几何的欧拉变换公多面体的欧拉定理，立体解析几何的欧拉变换公多面体的欧拉定理，立体解析几何的欧拉变换公多面体的欧拉定理，立体解析几何的欧拉变换公式，四次方程的欧拉解法到数论中的欧拉函数，式，四次方程的欧拉解法到数论中的欧拉函数，式，四次方程的欧拉解法到数论中的欧拉函数，式，四次方程的欧拉解法到数论中的欧拉函数，微分方程的欧拉方程，级数论的欧拉常数，变分微分方程的欧拉方程，级数论的欧拉常数，变分微分方程的欧拉方程，级数论的欧拉常数，变分微分方程的欧拉方程，级数

35、论的欧拉常数，变分学的欧拉方程，复变函数的欧拉公式等等，数也学的欧拉方程，复变函数的欧拉公式等等，数也学的欧拉方程，复变函数的欧拉公式等等，数也学的欧拉方程，复变函数的欧拉公式等等，数也数不清他对数学分析的贡献更独具匠心，数不清他对数学分析的贡献更独具匠心，数不清他对数学分析的贡献更独具匠心，数不清他对数学分析的贡献更独具匠心，无无无无穷小分析引论穷小分析引论穷小分析引论穷小分析引论一书便是他划时代的代表作，当一书便是他划时代的代表作，当一书便是他划时代的代表作，当一书便是他划时代的代表作，当时数学家们称他为时数学家们称他为时数学家们称他为时数学家们称他为 分析学的化身分析学的化身分析学的化身

36、分析学的化身 第33页，本讲稿共44页 欧拉是科学史上最多产的一位杰出的数学家，欧拉是科学史上最多产的一位杰出的数学家，欧拉是科学史上最多产的一位杰出的数学家，欧拉是科学史上最多产的一位杰出的数学家，据统计他那不倦的一生，共写下了据统计他那不倦的一生，共写下了据统计他那不倦的一生，共写下了据统计他那不倦的一生，共写下了886886886886本书籍和论本书籍和论本书籍和论本书籍和论文，其中分析、代数、数论占文，其中分析、代数、数论占文，其中分析、代数、数论占文，其中分析、代数、数论占40%40%40%40%，几何占，几何占，几何占，几何占18%18%18%18%，物，物，物，物理和力学占理和力

37、学占理和力学占理和力学占28%28%28%28%，天文学占，天文学占，天文学占，天文学占11%11%11%11%，弹道学、航海学、，弹道学、航海学、，弹道学、航海学、，弹道学、航海学、建筑学等占建筑学等占建筑学等占建筑学等占3%3%3%3%，彼得堡科学院为了整理他的著作，彼得堡科学院为了整理他的著作，彼得堡科学院为了整理他的著作，彼得堡科学院为了整理他的著作，足足忙碌了四十七年足足忙碌了四十七年足足忙碌了四十七年足足忙碌了四十七年 第34页，本讲稿共44页 欧拉著作的惊人多产并不是偶然的，他可以欧拉著作的惊人多产并不是偶然的，他可以欧拉著作的惊人多产并不是偶然的，他可以欧拉著作的惊人多产并不是

38、偶然的，他可以在任何环境中工作，他常常抱着孩子在膝上完成在任何环境中工作，他常常抱着孩子在膝上完成在任何环境中工作，他常常抱着孩子在膝上完成在任何环境中工作，他常常抱着孩子在膝上完成论文，也不顾孩子在旁边喧哗他那顽强的毅力论文，也不顾孩子在旁边喧哗他那顽强的毅力论文，也不顾孩子在旁边喧哗他那顽强的毅力论文，也不顾孩子在旁边喧哗他那顽强的毅力和孜孜不倦的治学精神，使他在双目失明以后，和孜孜不倦的治学精神，使他在双目失明以后，和孜孜不倦的治学精神，使他在双目失明以后，和孜孜不倦的治学精神，使他在双目失明以后，也没有停止对数学的研究，在失明后的也没有停止对数学的研究，在失明后的也没有停止对数学的研究

39、，在失明后的也没有停止对数学的研究，在失明后的17171717年间，年间，年间，年间，他还口述了几本书和他还口述了几本书和他还口述了几本书和他还口述了几本书和400400400400篇左右的论文篇左右的论文篇左右的论文篇左右的论文19191919世纪伟世纪伟世纪伟世纪伟大数学家高斯（大数学家高斯（大数学家高斯（大数学家高斯（GaussGaussGaussGauss，1777-18551777-18551777-18551777-1855年）曾说：年）曾说：年）曾说：年）曾说：研研研研究欧拉的著作永远是了解数学的最好方法究欧拉的著作永远是了解数学的最好方法究欧拉的著作永远是了解数学的最好方法究欧

40、拉的著作永远是了解数学的最好方法 第35页，本讲稿共44页 1725172517251725年约翰年约翰年约翰年约翰 伯努利的儿子丹尼尔伯努利的儿子丹尼尔伯努利的儿子丹尼尔伯努利的儿子丹尼尔 伯努利赴伯努利赴伯努利赴伯努利赴俄国，并向沙皇喀德林一世推荐了欧拉，这样，俄国，并向沙皇喀德林一世推荐了欧拉，这样，俄国，并向沙皇喀德林一世推荐了欧拉，这样，俄国，并向沙皇喀德林一世推荐了欧拉，这样，在在在在1727172717271727年年年年5 5 5 5月月月月17171717日欧拉来到了彼得堡日欧拉来到了彼得堡日欧拉来到了彼得堡日欧拉来到了彼得堡1733173317331733年，年年，年年，年

41、年，年仅仅仅仅26262626岁的欧拉担任了彼得堡科学院数学教授岁的欧拉担任了彼得堡科学院数学教授岁的欧拉担任了彼得堡科学院数学教授岁的欧拉担任了彼得堡科学院数学教授1735173517351735年，欧拉解决了一个天文学的难题（计算慧年，欧拉解决了一个天文学的难题（计算慧年，欧拉解决了一个天文学的难题（计算慧年，欧拉解决了一个天文学的难题（计算慧星轨道），这个问题经几个著名数学家几个月的星轨道），这个问题经几个著名数学家几个月的星轨道），这个问题经几个著名数学家几个月的星轨道），这个问题经几个著名数学家几个月的努力才得到解决，而欧拉却用自己发明的方法，努力才得到解决，而欧拉却用自己发明的方法

42、，努力才得到解决，而欧拉却用自己发明的方法，努力才得到解决，而欧拉却用自己发明的方法，三天便完成了然而过度的工作使他得了眼病，三天便完成了然而过度的工作使他得了眼病，三天便完成了然而过度的工作使他得了眼病，三天便完成了然而过度的工作使他得了眼病，并且不幸右眼失明了，这时他才并且不幸右眼失明了，这时他才并且不幸右眼失明了，这时他才并且不幸右眼失明了，这时他才28282828岁岁岁岁第36页，本讲稿共44页 1741174117411741年欧拉应普鲁士彼德烈大帝的邀请，到年欧拉应普鲁士彼德烈大帝的邀请，到年欧拉应普鲁士彼德烈大帝的邀请，到年欧拉应普鲁士彼德烈大帝的邀请，到柏林担任科学院物理数学所

43、所长，直到柏林担任科学院物理数学所所长，直到柏林担任科学院物理数学所所长，直到柏林担任科学院物理数学所所长，直到1766176617661766年，年，年，年，后来在沙皇喀德林二世的诚恳敦聘下重回彼得堡，后来在沙皇喀德林二世的诚恳敦聘下重回彼得堡，后来在沙皇喀德林二世的诚恳敦聘下重回彼得堡，后来在沙皇喀德林二世的诚恳敦聘下重回彼得堡，不料没有多久，左眼视力衰退，最后完全失明不料没有多久，左眼视力衰退，最后完全失明不料没有多久，左眼视力衰退，最后完全失明不料没有多久，左眼视力衰退，最后完全失明不幸的事情接踵而来，不幸的事情接踵而来，不幸的事情接踵而来，不幸的事情接踵而来，177117711771

44、1771年彼得堡的大火灾殃年彼得堡的大火灾殃年彼得堡的大火灾殃年彼得堡的大火灾殃及欧拉住宅，带病而失明的及欧拉住宅，带病而失明的及欧拉住宅，带病而失明的及欧拉住宅，带病而失明的64646464岁的欧拉被围困在岁的欧拉被围困在岁的欧拉被围困在岁的欧拉被围困在大火中，虽然他被别人从火海中救了出来，但他大火中，虽然他被别人从火海中救了出来，但他大火中，虽然他被别人从火海中救了出来，但他大火中，虽然他被别人从火海中救了出来，但他的书房和大量研究成果全部化为灰烬了的书房和大量研究成果全部化为灰烬了的书房和大量研究成果全部化为灰烬了的书房和大量研究成果全部化为灰烬了 第37页，本讲稿共44页 沉重的打击，

45、仍然没有使欧拉倒下，他发誓沉重的打击，仍然没有使欧拉倒下，他发誓沉重的打击，仍然没有使欧拉倒下，他发誓沉重的打击，仍然没有使欧拉倒下，他发誓要把损失夺回来在他完全失明之前，还能朦胧要把损失夺回来在他完全失明之前，还能朦胧要把损失夺回来在他完全失明之前，还能朦胧要把损失夺回来在他完全失明之前，还能朦胧地看见东西，他抓紧这最后的时刻，在一块大黑地看见东西，他抓紧这最后的时刻，在一块大黑地看见东西，他抓紧这最后的时刻，在一块大黑地看见东西，他抓紧这最后的时刻，在一块大黑板上疾书他发现的公式，然后口述其内容，由他板上疾书他发现的公式，然后口述其内容，由他板上疾书他发现的公式，然后口述其内容，由他板上疾

46、书他发现的公式，然后口述其内容，由他的学生特别是大儿子的学生特别是大儿子的学生特别是大儿子的学生特别是大儿子A A A A 欧拉（数学家和物理学家）欧拉（数学家和物理学家）欧拉（数学家和物理学家）欧拉（数学家和物理学家）笔录欧拉完全失明以后，仍然以惊人的毅力与笔录欧拉完全失明以后，仍然以惊人的毅力与笔录欧拉完全失明以后，仍然以惊人的毅力与笔录欧拉完全失明以后，仍然以惊人的毅力与黑暗搏斗，凭着记忆和心算进行研究，直到逝世，黑暗搏斗，凭着记忆和心算进行研究，直到逝世，黑暗搏斗，凭着记忆和心算进行研究，直到逝世，黑暗搏斗，凭着记忆和心算进行研究，直到逝世，竟达竟达竟达竟达17171717年之久年之久

47、年之久年之久 第38页，本讲稿共44页 欧拉的风格是很高的，拉格朗日是稍后于欧欧拉的风格是很高的，拉格朗日是稍后于欧欧拉的风格是很高的，拉格朗日是稍后于欧欧拉的风格是很高的，拉格朗日是稍后于欧拉的大数学家，从拉的大数学家，从拉的大数学家，从拉的大数学家，从19191919岁起和欧拉通信，讨论等周岁起和欧拉通信，讨论等周岁起和欧拉通信，讨论等周岁起和欧拉通信，讨论等周问题的一般解法，这引起变分法的诞生等周问问题的一般解法，这引起变分法的诞生等周问问题的一般解法，这引起变分法的诞生等周问问题的一般解法，这引起变分法的诞生等周问题是欧拉多年来苦心考虑的问题，拉格朗日的解题是欧拉多年来苦心考虑的问题，

48、拉格朗日的解题是欧拉多年来苦心考虑的问题，拉格朗日的解题是欧拉多年来苦心考虑的问题，拉格朗日的解法，博得欧拉的热烈赞扬，法，博得欧拉的热烈赞扬，法，博得欧拉的热烈赞扬，法，博得欧拉的热烈赞扬，1759175917591759年年年年10101010月月月月2 2 2 2日欧拉在日欧拉在日欧拉在日欧拉在回信中盛称拉格朗日的成就，并谦虚地压下自己回信中盛称拉格朗日的成就，并谦虚地压下自己回信中盛称拉格朗日的成就，并谦虚地压下自己回信中盛称拉格朗日的成就，并谦虚地压下自己在这方面较不成熟的作品暂不发表，使年青的拉在这方面较不成熟的作品暂不发表，使年青的拉在这方面较不成熟的作品暂不发表，使年青的拉在这

49、方面较不成熟的作品暂不发表，使年青的拉格朗日的工作得以发表和流传，并赢得巨大的声格朗日的工作得以发表和流传，并赢得巨大的声格朗日的工作得以发表和流传，并赢得巨大的声格朗日的工作得以发表和流传，并赢得巨大的声誉他晚年的时候，欧洲所有的数学家都把他当誉他晚年的时候，欧洲所有的数学家都把他当誉他晚年的时候，欧洲所有的数学家都把他当誉他晚年的时候，欧洲所有的数学家都把他当作老师，著名数学家拉普拉斯（作老师，著名数学家拉普拉斯（作老师，著名数学家拉普拉斯（作老师，著名数学家拉普拉斯（LaplaceLaplaceLaplaceLaplace）曾说过：）曾说过：）曾说过：）曾说过：欧拉是我们的导师欧拉是我们

50、的导师欧拉是我们的导师欧拉是我们的导师第39页，本讲稿共44页 作为这样一位科学巨人，在生活中他并不是作为这样一位科学巨人，在生活中他并不是作为这样一位科学巨人，在生活中他并不是作为这样一位科学巨人，在生活中他并不是一个呆板的人。他性情温和，性格开朗，也喜欢一个呆板的人。他性情温和，性格开朗，也喜欢一个呆板的人。他性情温和，性格开朗，也喜欢一个呆板的人。他性情温和，性格开朗，也喜欢交际。欧拉结过两次婚，有交际。欧拉结过两次婚，有交际。欧拉结过两次婚，有交际。欧拉结过两次婚，有13131313个孩子。他热爱家个孩子。他热爱家个孩子。他热爱家个孩子。他热爱家庭的生活，常常和孩子们一起做科学游戏，讲