2022.07.07
# オイラー

オイラーが解決した難問に学ぶ「一筆書きできる」図形の法則とは?

7月7日に楽しむ「7つの橋」の話

「途中の点」で起きていること

ある図が、一筆書きできたとしましょう。このとき、どのようなことが起こっているかを見てみます。

点は何度通ってもいいので、書いている途中の点においては、「入る線」と「出る線」とで2本が対(つい)になります。

【図】点は何度通ってもOK

つまり、書き始めの点でもなく、書き終わりの点でもない「途中の点」に集まっている線は、偶数本です。

「書き始め/書き終わり」の点では?

それでは、「書き始めの点」と「書き終わりの点」では、どうなっているでしょうか。

書き始めの点と書き終わりの点が異なるとしましょう。次の左の図が書き始めの点を、右の図が書き終わりの点を示しています。

【図】書き始めと書き終わり

書き始めの点を途中で通るときは、2本が対になるので、書き始めの線を加えて、奇数本の線が書き始めの点に集まります。同じように、書き終わりの点も、最後に入ってくる線を含めて、奇数本の線が集まります。

書き始めの点と書き終わりの点が同じであるとしましょう。この点を途中で通るときは、やはり2本が対になるので、書き始めの線と書き終わりの線を加えて、偶数本の線がこの点に集まります。

「書き始めてはいけない点」とは?

以上のことから、

一筆書きができる場合は、

  • 書き始めの点と書き終わりの点が異なれば、奇数本の線が集まっている点が2個、
  • 書き始めと書き終わりの点が同じならば、奇数本の線が集まっている点が0個である

ことがわかります。

そして前者の場合は、「奇数本の線が集まっている点」が、書き始めの点か書き終わりの点になるので、図1で「偶数本の線が集まっている点」、すなわち点Bから書き始めると、一筆書きができないのです。

一方、次の図のように、「一筆書きができ、かつ、書き始めの点と書き終わりの点が同じである」場合は、どこから書き始めても一筆書きができます。

【図】書き始めの点と書き終わりの点が同じ

そして、逆に「奇数本の線が集まっている点が0か2個であれば一筆書きができる」ことを示すことができますが、少し難しくなるので省略します。

ここまでを理解したところで、いよいよ「ケーニヒスベルクの7つの橋」の問題を考えてみましょう。

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