← שלושה גילויים קצרים ב־WatWat
גשר מתרומם מעל נהר הפרגוליה בקלינינגרד
מתמטיקה

נחצתה בידי נהר לארבע יבשות, שחוברו בשבעה גשרים, והתושבים תהו אם אפשר לעבור על כל גשר בדיוק פעם אחת ולחזור להתחלה. זו נשמעת חידת טיול. מה אוילר עשה איתה?

מדידה פיזיקלית

הוכיח שזה בלתי אפשרי, וההוכחה שלו הייתה מהפכנית: הוא התעלם לגמרי ממרחקים, מגדלים ומצורות, והשאיר רק את השאלה מי מחובר למי. הוא הראה שכל יבשה חייבת להתחבר למספר זוגי של גשרים, ובקניגסברג לכל ארבע היבשות היה מספר אי־זוגי.

החידה התחילה כבילוי מקומי. קניגסברג נחצתה בנהר לארבע יבשות שחוברו בשבעה גשרים, והתושבים ניסו למצוא טיול שעובר על כל גשר בדיוק פעם אחת וחוזר לנקודת ההתחלה. איש לא הצליח, ואיש לא ידע אם זה מפני שזה בלתי אפשרי או מפני שלא ניסו מספיק.

אוילר עשה את הדבר שאינו מובן מאליו: במקום לנסות מסלולים, הוא שאל מה בכלל רלוונטי לשאלה. לא אורכי הגשרים, לא צורת האי ולא המרחקים. מה שנשאר הוא ארבע נקודות ושבעה קווים.

וברגע שזה כל מה שיש, הטיעון קצר. כל פעם שנכנסים ליבשה גם יוצאים ממנה, ולכן הגשרים שלה מתחלקים לזוגות. יבשה עם מספר אי־זוגי של גשרים יכולה להיות רק התחלה או סוף, ומכאן שמותרות לכל היותר שתי יבשות כאלה. בקניגסברג לכל ארבע היבשות היה מספר אי־זוגי, ולכן שום מסלול אינו קיים.

מה שנולד כאן גדול מן החידה. אותה , של השארת יחסי חיבור בלבד, היא הבסיס לניתוח רשתות חברתיות, לניתוב תעבורה באינטרנט, לתכנון מסלולי משלוחים ולמיפוי רשתות עצביות. וכדאי לזכור שהפתרון תקף לשאלה המדויקת שנשאלה: הוספת גשר אחד, או ויתור על הדרישה לחזור להתחלה, משנים את התשובה.

wat. אוילר פתר את החידה בכך שזרק את כל המפה והשאיר רק את השאלה מי מחובר למי.

wat wat

הפשטה של בעיה ליחסי חיבור בלבד היא הבסיס לניתוח רשתות חברתיות, ניתוב תעבורה באינטרנט, תכנון מסלולי משלוחים ומיפוי רשתות עצביות.

איך יודעים?

ההוכחה פורסמה במאמר מ־1736 שנחשב למאמר הראשון בתורת הגרפים, ומבוססת על טיעון פשוט על זוגיות , כלומר מספר החיבורים בכל נקודה.

מדידה פיזיקליתידע מבוסס

מה עדיין לא יודעים?

הפתרון תקף רק לשאלה המדויקת שנשאלה. שינוי קטן בתנאים, כמו הוספת גשר אחד או ויתור על הדרישה לחזור לנקודת ההתחלה, משנה את התשובה לגמרי.

למדתם משהו?

Cornell University · Networks Course· 1736

מכאן ממשיכים

איך רצועת נייר רגילה מאבדת את הצד השני שלה?טופולוגיהלמה אי אפשר לסרק כדור שעיר בלי להשאיר מערבולת?טופולוגיהלמה תמיד יש נקודה אחת שלא זזה בכוס הקפה?טופולוגיה

רוצים עוד משהו ששווה לספר?

מתחילים בשלושה גילויים קצרים. בלי הרשמה ובלי לבחור הכול מראש.

תפתיעו אותי
על WatWat ואיך נבדקים המקורות