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单词 什么是哈密顿周游世界问题
释义 什么是哈密顿周游世界问题


英国数学家哈密顿
英国数学家哈密顿以其发明了四元数著称于世。我们已经知道,四元数的乘法不满足交换律。但很少有人了解,哈密顿还发明了另一种乘法不满足交换律的代数运算,他称为“二十点演算”。这个演算的三个主要符号是ικλ,它们满足方程:ι2=1,κ3=1,λ5=ικ
其中ικκι,否则就会有λ6=1,从而得到λ=1。哈密顿为什么要给这种演算起这么个名字呢?
原来,哈密顿发现,一连串这种符号的推导,可以解释成在十二面体的顶点之间作移动。而十二面体的顶点个数是20,所以他就以“二十点演算”来命名这种新的代数运算。他还以此为基础,设计了一个同名游戏。这个“二十点游戏”的目标,相当于在一幅平面上的十二面体图中,找出一条通过每个顶点仅一次并且回到出发点的路线,如图所示。

哈密顿回路
1857年,哈密顿将他的这个游戏公布出来,并以25英镑的价格卖给了一个玩具商。1859年,该玩具商又将十二面体的顶点标上20个重要的城市名:布鲁塞尔、广州、德里……桑给巴尔,冠以“周游世界”的名字推向市场。可想而知,这个游戏并没有获得商业上的成功。然而它却留下了“哈密顿周游世界问题”这个名称,所寻找的这样一条路线则被称为“哈密顿回路”。
后来人们才知道,其实早于哈密顿一年,另一位英国数学家柯克曼已经讨论了更为一般的问题:哪些多面体上可以找到通过每个顶点仅一次的回路?他证明了如果一个多面体有奇数个顶点,而每个面有偶数条边,那么就不存在这样的回路。
你可能已经注意到了,在一笔画问题和哈密顿周游世界问题之间,似乎有着某种共性。一笔画问题是要求不重复地走遍图中所有的线;周游世界问题则是要求不重复地走遍图中所有的点。但这两个问题却是极其不同的。对于任意给出的一个图,利用欧拉的结论可以很容易判断能否一笔画出,但现在还没有找到判断是否存在哈密顿回路的有效方法,事实上这是一个极其困难的问题。(程钊)
【微博士】柯克曼女生问题
英国人柯克曼在1850年提出了这样的问题:一位女教师每天会带领着15名女生散步。这位老师按照3人一行的排列方式,将女学生们排列成5行。在同一行中的3个女生,称呼彼此为同伴。问:能否制订出一个连续7天的散步计划,使每一位女生和其他的同学只同伴一次?
【微问题】你去公园游览的时候能不能试着自己设计一个最佳参观路线?
【关键词】图论 回路 一笔画
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