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解法:欧拉的度数论证(1736年)

第 3/6 步:回顾为何度数之和总是偶数
通俗地说

每座桥都恰好有两端,所以修建一座桥总会给它接触的两块陆地各自的桥数都加一——绝不会只加给其中一块。因此把每块陆地的桥数加起来,就完全像在聚会上问每个人握了多少次手再相加:每一次握手都会被数两遍,参与握手的两个人各算一次。

∑v∈Vdeg⁡(v)=2∣E∣=14\sum_{v \in V} \deg(v) = 2|E| = 14
详细分析

每条边有两个端点,因此它恰好给两个端点各自的度数加 11——每个端点贡献一次,每条边贡献两次。于是对所有顶点求和,就恰好把每条边计数两次,这就是握手引理:∑v∈Vdeg⁡(v)=2∣E∣\sum_{v \in V} \deg(v) = 2|E|。

对哥尼斯堡的图而言,这给出 ∑vdeg⁡(v)=2×7=14\sum_v \deg(v) = 2 \times 7 = 14,与上一步的 5+3+3+3=145 + 3 + 3 + 3 = 14 相符。由于对任何图而言这个和总是偶数,它立即迫使奇数度顶点的个数必为偶数——0,2,4,…0, 2, 4, \dots——绝不会是奇数,因为奇数个奇数项相加会使总和变为奇数。

这是一个有用的核对,但仅凭它远不足以排除欧拉路径的存在:它只告诉我们奇数度顶点的个数是偶数,而哥尼斯堡的 44 确实是偶数。接下来两步将给出真正解决这个谜题的更精确事实。

本步骤用到的知识