小学几何面积?

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这个问题涉及到一个著名的数学问题——“哥尼斯堡七桥问题”,这是计算几何问题的典型代表之一 简单叙述哥尼斯堡七桥问题:在哥尼斯堡(今普鲁士)的七座桥上(下图中分别标记为A、B、C、D、E、F和G),有七对桥面互相平行,现有一条小鱼游过这七桥,问它能否不重复地游遍所有桥梁? 这个问题最早由康奈尔大学的数学教师J. P. 兰金提出,1736年康奈尔大学出版了他的著作《算术与代数》。书中介绍了一些当时还未解决的数学难题,其中第4个问题就是哥尼斯堡七桥问题。这本书一出版就引起了广泛关注,甚至连法国数学家莱布尼茨都写信给兰金讨论这个题目。

虽然已经有不少人尝试解决这个题目,但是并没有找到很好的方法,大多数人的工作都停留在“猜想”的阶段。直到1850年,一个叫欧勒的瑞士青年写了一篇短一点的解答,他提出了一个假设来解释他的思路——所有的平面图都可以还原成若干个“完全图”(一个n阶的完全图有n个结点,每个结点都与其他结点相连),然后通过求解整个图的欧拉公式来计算面积。 这个假设非常有道理,欧拉后来在研究地图着色问题时又用到了这个假设,而后来的人们也在不断的证明着这个假设的正确性,现在已知的完全图的个数已经超过了千个。

所以回到你的问题,如果要求出凸多边形ABCDEFGH的面积,实际上就等于求出边数最少的一个完全图,而这个完全图必然是含有H的对称图形。根据欧拉公式S=(k-2)L+k,这里L是图中的弧长(也就是凸多边形ABCDEFGH的所有边长的和),h是图的高度(也就是图中所有结点的距离之和)。利用全图对称的特性,可以只计算一半的面积;再结合含H的对称特性,还可以进一步把计算量减半。这就是计算几何领域中最基本的思想了。

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