Загадка 7 мостов кенигсберга решение. Семь мостов кенигсберга

Кенигсберг- Город СЕМИ МОСТОВ (раньше так называли)

Старинная карта Кёнигсберга. Буквами обозначены части города: А — Альтштадт, Б — Кнайпхоф, В — Ломзе, Г — Форштадт. Цифрами обозначены мосты (в порядке строительства): 1 — Лавочный, 2 — Зелёный, 3 — Рабочий, 4 — Кузнечный, 5 — Деревянный, 6 — Высокий, 7 — Медовый

Лавочный мост

Самым старым из семи мостов был Лавочный мост (Krämerbrücke/Крэмер-брюке), соединявший самый главный из кёнигсбергских городов — Альтштадт с расположенным рядом кёнигсбергским замком и лежащий на острове город Кнайпхоф.

Зеленый мост

Вторым по возрасту был Зелёный мост (Grüne Brücke/Грюне-брюке).

Рабочий мост

После Лавочного и Зелёного был построен Рабочий мост (Кёттель или Киттель-брюке), также соединявший Кнайпхоф и Форштадт.

Кузнечный мост

В 1397 году был построен Кузнечный мост (Schmiedebrücke/Шмиде-брюке).

Деревянный мост

Старинный столбик из ограждения Деревянного моста. На столбике виден герб Кнайпхофа — поднятая из воды рука, держащая корону. На заднем плане — Кафедральный собор. Деревянный мост (Holzbrücke/Хольц-брюке) между Альтштадтом и Ломзе.

Высокий мост

Ещё одним сохранившимся до сих пор мостом Кёнигсберга является Высокий мост (Hohe Brücke/Хоэ-брюке).

Медовый мост

Самый молодой из семи мостов — Медовый мост (Honigbrücke/Хониг-брюке), соединяющий острова Ломзе и Кнайпхоф.

А знаете ли вы … , что Эйлер свою теорию Графов вывел думая о семи мостах Кенигсберга.

Издавна среди жителей Кёнигсберга была распространена такая загадка: как пройти по всем мостам, не проходя ни по одному из них дважды?

Многие кёнигсбержцы пытались решить эту задачу как теоретически, так и практически, во время прогулок. Но никому это не удавалось, однако не удавалось и доказать, что это даже теоретически невозможно.

В 1736 году задача о семи мостах заинтересовала выдающегося математика, члена Петербургской академии наук Леонарда Эйлера, о чём он написал в письме итальянскому математику и инженеру Мариони от 13 марта 1736 года. В этом письме Эйлер пишет о том, что он смог найти правило, пользуясь которым легко определить, можно ли пройти по всем мостам, не проходя дважды ни по одному из них (в случае семи мостов Кёнигсберга это невозможно).

Нетрадиционные решения задачи

«Решение» Кайзера

На карте старого Кёнигсберга был ещё один мост, появившийся чуть позже и соединявший остров Ломзе с южной стороной. Своим появлением этот мост обязан самой задаче Эйлера-Канта. Произошло это при следующих обстоятельствах.

Император Вильгельм был известен своей прямотой, простотой мышления и солдатской «недалёкостью». Однажды, находясь на светском рауте, он чуть не стал жертвой шутки, которую с ним решили сыграть учёные умы, присутствующие на приёме. Они показали Кайзеру карту Кёнигсберга, и попросили попробовать решить эту знаменитую задачу, которая по определению была нерешаемой. Ко всеобщему удивлению, Кайзер попросил перо и лист бумаги, сказав, что решит задачу за полторы минуты. Ошеломлённый немецкий истеблишмент не мог поверить своим ушам, но бумагу и чернила быстро нашли.

Кайзер положил листок на стол, взял перо и написал следующее: «Приказываю построить восьмой мост на острове Ломзе». Так в Кёнигсберге и появился новый мост, который назвали «мостом Кайзера». А задачу с восемью мостами теперь мог решить даже ребёнок.

См. также

Литература

Wikimedia Foundation . 2010 .

Рассмотрев эту задачу, в 1736 году Эйлер доказал, что это невозможно, причем он рассмотрел более общую задачу: какие местности, разделенные рукавами рек и соединенные мостами, возможно обойти, побывав на каждом мосту ровно один раз, а какие невозможно.

кенигсбергских мостов">

Несколько модифицируем задачу. Каждую из рассматриваемых местностей, разделенных рекой, обозначим точкой, а соединяющие их мосты – отрезком линии (не обязательно прямой). Тогда вместо плана будем работать просто с некой фигурой, составленной из отрезков кривых и прямых. Такие фигуры в современной математике называются графами, отрезки – ребрами, а точки, которые соединяют ребра – вершинами. Тогда исходная задача эквивалентна следующей: можно ли начертить данный граф, не отрывая карандаша от бумаги, то есть таким образом, чтобы каждое его ребро пройти ровно один раз.

Такие графы, которые можно начертить, не отрывая карандаша от бумаги, называются уникурсальными (от латинского unus cursus – один путь), или эйлеровыми. Итак, задача ставится таким образом: при каких условиях граф уникурсален? Ясно, что уникурсальный граф не перестанет быть уникурсальным, если изменить длину или форму его ребер, а также изменить расположение вершин – лишь бы не менялось соединение вершин ребрами (в том смысле, что если две вершины соединены, они должны оставаться соединенными, а если разъединены – то разъединенными).

Если граф уникурсален, то и топологически эквивалентный ему граф тоже будет уникурсальным. Уникурсальность, таким образом, является топологическим свойством графа.

Во-первых, надо отличать связные графы от несвязных. Связными называются такие фигуры, что любые две точки можно соединить каким-нибудь путем, принадлежащим этой фигуре. Например, большая часть букв русского алфавита связны, но вот буква Ы – нет: невозможно перейти с ее левой половинки на правую по точкам, принадлежащим этой букве. Связность – это топологическое свойство: оно не меняется при преобразованиях фигуры без разрывов и склеек. Понятно, что если граф уникурсален, то он обязан быть связным.

Во-вторых, рассмотрим вершины графа. Будем называть индексом вершины число ребер, встречающихся в этой вершине. Теперь зададимся вопросом: чему могут равняться индексы вершин уникурсального графа.

Здесь может быть два случая: линия, вычерчивающая граф, может начинаться и заканчиваться в одной и той же точке (назовем ее «замкнутый путь»), а может в разных (назовем ее «незамкнутый путь»). Попробуйте сами нарисовать такие линии – с какими хотите самопересечениями – двойными, тройными и т. д. (для наглядности лучше, чтобы ребер было не больше 15).

Нетрудно видеть, что в замкнутом пути все вершины имеют четный индекс, а в незамкнутом – ровно две имеют нечетный (это начало и конец пути). Дело в том, что, если вершина не является начальной или конечной, то, придя в нее, надо затем из нее выйти – таким образом, сколько ребер входят в нее, столько же выходят из нее, а всего число входящих и исходящих ребер будет четным. Если начальная вершина совпадает с конечной, то ее индекс также четен: сколько ребер из нее вышло, столько же и вошло. А если начальная точка не совпадает с конечной, то их индексы нечетные: из начальной точки нужно один раз выйти, а затем, если в нее и вернемся, то выйти снова, если еще раз вернемся – опять выйти, и т. д.; а в конечную нужно придти, а если из нее потом и выходим, то опять нужно вернуться, и т. д.

Итак, чтобы граф был уникурсальным, необходимо, чтобы все его вершины имели четный индекс либо чтобы число вершин с нечетным индексом равнялось двум.

Посчитайте индексы его вершин и убедитесь, что он никак не может быть уникурсальным. Вот поэтому-то у вас ничего не получалось, когда вы хотели обойти все мосты...

Возникает вопрос: а если в связном графе нет вершин с нечетным индексом либо таких вершин ровно две, то обязательно ли граф уникурсален? Можно строго доказать, что да! Таким образом, уникурсальность однозначно связана с числом вершин с нечетным индексом.

Упражнение: постройте на схеме кенигсбергских мостов еще один мост – там, где захотите – чтобы полученные мосты можно было бы обойти, побывав на каждом ровно по разу; реально проделайте такой путь.

Теперь еще один интересный факт: оказывается, любую систему местностей, соединенных мостами, можно обойти, если необходимо побывать на каждом мосту ровно два раза! Попробуйте это доказать самостоятельно.

Возникший в XIII веке город Кенигсберг формально состоял из трех независимых городских поселений, нескольких слобод и поселков. Они располагались на берегах и островах реки Прегель, делившей город на четыре основные части: Альтштадт и Лёбенихт, Кнайпхоф, Ломзе, Фортштадт. Для связи и торговли между городскими поселениями в XIV веке стали строить мосты.

В связи с постоянной военной опасностью со стороны Польши и Литвы, перед каждым из мостов была построена оборонительная или т.н. Присмотровая башня с закрывающимися подъемными или двустворчатыми воротами из дуба с железной кованой обивкой. Да и сами мосты приобретали характер оборонительных сооружений.

Мосты были местом шествий, религиозных и праздничных мероприятий и процессий, а в годы т.н. «Первого русского времени» (1758 - 1762 г.г.), когда Кенигсберг во время Семилетней войны вошел в состав Российской империи, по мостам проходили православные крестные ходы. Один раз такой крестный ход был посвящен православному празднику Водосвятия р.Прегель, что вызвало неподдельный интерес коренных жителей Кенигсберга.

К началу ХХ века все семь мостов были разводными, но в связи с ослаблением и упадком судоходства по р.Прегель сохранившиеся до наших дней 3 моста больше не разводятся.

Лавочный мост, Krämerbrücke

Самый старый из семи мостов Кенигсберга - Лавочный мост (Krämerbrücke), который соединял город Альтштадт (Королевский замок) и остров Кнайпхоф.

Построен в 1286 году, в 1900 году на месте старого деревянного моста возвели новый металлический мост. Название моста свидетельствует о том, что он сам и прилегающая к нему территория р.Преголи были сосредоточением торговли.

При въезде на мост была установлена статуя Ганса Загана - сына кнайпхофского сапожника. По легенде, во время битвы между войсками Тевтонского ордена и Литвинами близ Рудау (п.Мельниково, Зеленоградского района) Ганс подхватил из рук раненого рыцаря орденское знамя. Нацисты, пришедшие к власти в Германии в 1933 году по идейным и нравственным соображениям снесли памятник Загану, т.к. он был - еврей.

В 1972 году снесен в связи со строительством Эстакадного моста.

Лавочный мост. На заднем плане склады и район погрузки судов - Ластадие

Лавочный мост с портовыми складами-амбарами шпайхерами (Speicher) на правой набережной реки Прегель. Районы Лаак и Хундегатт. Слева - остров Кнайпхоф

Зеленый мост, GrüneBrücke

Второй по возрасту мост Кенигсберга - Зеленый мост . Построен в 1322 году. В 1582 году мост сгорел, построен заново к 1590 году и просуществовал в деревянном виде до 1907 года, когда был заменен на металлический мост.

Соединил через старый рукав р.Преголи остров Кнайпхоф и район Фортштадт для проезда от Королевского замка в пригород Понарт. Само название моста произошло от цвета краски, которой красили пролетные строения и опоры моста.

В XVII веке именно у Зеленого моста раздавались письма, прибывавшие в Кенигсберг. В ожидании почты у Зеленого моста собирались деловой люд города и в ожидании корреспонденции обсуждали свои дела. В 1623 году именно около Зеленого моста была построена Кенигсбергская торговая биржа.

В 1972 году зеленый мост, как и Лавочный мост, пал жертвой Эстакадного моста.

Зеленый мост. Вид с острова Кнайпхоф

Вид на Зеленый мост и Торговую биржу

Потроховый (Рабочий) мост, Koettel brücke

В 1377 году после Лавочного и Зеленого мостов выше по течению старого русла р.Прегель построен Потроховый или Рабочий мост, который также соединял остров Кнайпхоф и район Форштадт.

Оба варианта перевода не являются идеальными, т.к. немецкое название моста происходит из Саксонии и в русском варианте примерно означает «вспомогательный, рабочий, предназначенный для провоза мусора» мост. Скорее всего своим названием обязан располагавшейся поблизости скотобойне.

В 1886 году деревянный перестроен в железный.

Во время Второй мировой войны Потроховый мост был разрушен и более не восстанавливался.

Потроховый мост. Вид на Торговую биржу с острова Кнайпхоф

Потроховый мост. Вид с Зеленого моста

Кузнечный мост,Schmitderbrüke

В 1397 в Кенигсберге выше по течению нового русла р.Прегель возведен Кузнечный мост, который, как и Лавочный мост соединял город Альтштадт и остров Кнайпхоф.

Рядом с этим мостом на берегах реки Прегель традиционно размещались кузнецы.

К 1787 году мост сильно износился и обветшал и был заменён новым мостом, но тоже деревянным. В1896 году на месте старого деревянного моста возвели новый металлический мост.

Кузнечный мост разрушен во время Второй мировой войны и больше не восстанавливался.

Кузнечный мост с присмотровой башней

Кузнечный мост

Деревянный мост, Holzbrücke

В 1404 году между Альтштатом и островом Ломзе построен четверный мост, который получил название Деревянный.

На Деревянном мосту располагалась памятная доска с выдержками «Прусской хроники». Сам десятитомный труд Альбрехта Лухела Давида повествовал о древней языческой Пруссии и истории Тевтонского ордена до 1410 года.

В1904 году на месте старого Деревянного моста возвели новый металлический мост, но название моста осталось прежним. В таком виде Деревянный мост сохранился до сих пор.

Деревянный мост. Вид на остров Кнайпхоф

Высокий мост, Hohebrücke

Построили в Кенигсберге в 1520 году для соединения острова Ломзе и района Форштадт.

Подвергся реконструкции в 1882 году, его деревянные части были заменены металлическими. В этом же году рядом с Высоким мостом в районе Форштадт возвели мостовой домик. Это красивое, небольшое здание в стиле неоготики сохранилось до сих пор.

В 1937 году старый разобрали и рядом соорудили новый из металла с бетонными опорами. От старого Высокого моста сохранились бетонно-кирпичные опоры.

Высокий мост. Вид на остров Ломзе

Высокий мост. Вид с острова Ломзе на район Форштадт

Медовый мост, Honigbrücke

Самый «юный» из семи мостов Кенигсберга соединил остров Ломзе и остров Кнайпхоф.

Существует несколько версий о происхождении названия Медового моста . По одной из них, Безенроде - член Кнайпхофской ратуши оплатил строительство моста бочками мёда, по-другой - медом оплатили постройку торговой лавки возле моста. Но эти версии, вероятно, всего лишь городские легенды.

Скорее всего, название моста происходит от слова «хон», что означает - издевка (насмешка). Построив этот мост, жители острова Кнайпхоф получили кратчайший путь на остров Ломзе, в обход Высокого моста, который принадлежал Альтштадту. Таким образом, стал как бы насмешкой над главным из кёнигсбергских городов - Альтшадтом. За это альтштадцы прозвали кнайпхофцев - медовыми лизунами.

в 1882 году на месте старого Медового моста возведен новый мост из металла.

Медовый мост. Вид на остров Кнайпхоф и Кафедральный собор

Сохранился до наших дней и в основном используется как пешеходный мост, так как в настоящее время на острове Кнайпхоф расположен только Кафедральный собор - главная достопримечательность города Калининграда. В настоящее время молодожены вешают замки со своими именами и датой бракосочетания на перила Медового моста , а ключи от замков ломают и выбрасывают в реку Прегель.

Задача о семи мостах Кенигсберга, Леонард Эйлер и теория графов

С давних времен жители Кенигсберга бились над загадкой: можно ли пройти по всем мостам, пройдя по каждому только один раз? Эту задачу решали и теоретически, на бумаге, и на практике, на прогулках - проходя по этим самым мостам. Никому не удавалось доказать, что это неосуществимо, но и совершить такую «загадочную» прогулку по мостам никто не мог.

В 1736 году известный математик, член Петербургской академии наук Леонард Эйлер взялся решить задачу о семи мостах. В том же году он написал об этом инженеру и математику Мариони. Эйлер писал, что нашел правило, по которому нетрудно вычислить, можно ли пройти по всем мостам и при этом ни по одному не пройти дважды. На семи мостах Кенигсберга сделать это невозможно.

На схеме города (графе) ребра графа соответствуют мостам, а вершины графа (точки, в которых соединяются линии) - частям города. Размышляя над задачей, Эйлер сделал следующие выводы:

• 
  вершины графа могут быть четными и нечетными
• одним росчерком пера можно начертить граф, все вершины которого четные, можно начать в любой вершине графа и закончить этой же вершиной
• число нечетных вершин (таких, к которым ведет нечетное число ребер) должно быть нечетным, граф с четным числом нечетных вершин, не существует
• невозможно начертить одним росчерком граф с более чем двумя нечетными вершинами.

У графа кенигсбергских мостов четыре нечетных вершины, то есть все. Таким образом, пройти по всем мостам, ни по одному не проходя дважды, не представляется возможным.

НОВОСТИ ФОРУМА Рыцари теории эфира

23.02.2020 - 19:17: -> - Карим_Хайдаров. 23.02.2020 - 19:14:

Основы теории графов как математической науки заложил в 1736 г. Леонард Эйлер, рассматривая задачу о кенигсбергских мостах. Сегодня эта задача стала классической.

Бывший Кенигсберг (ныне Калининград) расположен на реке Прегель. В пределах города река омывает два острова. С берегов на острова были перекинуты мосты. Старые мосты не сохранились, но осталась карта города, где они изображены. Кенигсбергцы предлагали приезжим следующую задачу: пройти по всем мостам и вернуться в начальный пункт, причём на каждом мосту следовало побывать только один раз.

Проблема семи мостов Кёнигсберга

Проблема семи мостов Кёнигсберга или Задача о кёнигсбергских мостах (нем. Königsberger Brückenproblem) - старинная математическая задача, в которой спрашивалось, как можно пройти по всем семи мостам Кёнигсберга, не проходя ни по одному из них дважды. Впервые была решена в 1736 году немецким и русским математиком Леонардом Эйлером.

Издавна среди жителей Кёнигсберга была распространена такая загадка: как пройти по всем мостам (через реку Преголя), не проходя ни по одному из них дважды. Многие кёнигсбержцы пытались решить эту задачу как теоретически, так и практически, во время прогулок. Впрочем, доказать или опровергнуть возможность существования такого маршрута никто не мог.

В 1736 году задача о семи мостах заинтересовала выдающегося математика, члена Петербургской академии наук Леонарда Эйлера, о чём он написал в письме итальянскому математику и инженеру Мариони от 13 марта 1736 года. В этом письме Эйлер пишет о том, что он смог найти правило, пользуясь которым, легко определить, можно ли пройти по всем мостам, не проходя дважды ни по одному из них. Ответ был «нельзя».

Решение задачи по Леонарду Эйлеру

На упрощённой схеме части города (графе) мостам соответствуют линии (дуги графа), а частям города - точки соединения линий (вершины графа). В ходе рассуждений Эйлер пришёл к следующим выводам:

Число нечётных вершин (вершин, к которым ведёт нечётное число рёбер) графа должно быть чётно. Не может существовать граф, который имел бы нечётное число нечётных вершин.
Если все вершины графа чётные, то можно, не отрывая карандаша от бумаги, начертить граф, при этом можно начинать с любой вершины графа и завершить его в той же вершине.
Граф с более чем двумя нечётными вершинами невозможно начертить одним росчерком.
Граф кёнигсбергских мостов имел четыре (синим) нечётные вершины (то есть все), следовательно, невозможно пройти по всем мостам, не проходя ни по одному из них дважды

Созданная Эйлером теория графов нашла очень широкое применение в транспортных и коммуникационных системах (например, для изучения самих систем, составления оптимальных маршрутов доставки грузов или маршрутизации данных в Интернете).

Дальнейшая история мостов Кёнигсберга

В 1905 году был построен Императорский мост, который был впоследствии разрушен в ходе бомбардировки во время Второй мировой войны. Существует легенда о том, что этот мост был построен по приказу самого кайзера, который не смог решить задачу мостов Кёнигсберга и стал жертвой шутки, которую сыграли с ним учёные умы, присутствовавшие на светском приёме (если добавить восьмой мост, то задача становится разрешимой). На опорах Императорского моста в 2005 году был построен Юбилейный мост. На данный момент в Калининграде семь мостов, и граф, построенный на основе островов и мостов Калининграда, по-прежнему не имеет эйлерова пути.