На Горох
Разбор упражнения

ГДЗ: Упражнение 101 - § 4 (Виды графов) - (Вероятность и статистика 10 класс, Бунимович Евгений Абрамович, Булычев Владимир Александрович)

Глава 2. Элементы теории графов Страницы: 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68
А вы знали? Проект, реферат или доклад можно создать с помощью ИИ за 5 минут — и сразу скачать готовый файл Word. Попробовать

101 упражнение:

Какие из графов на рисунке 60 планарные? Свой ответ обоснуйте.

Рисунок 60: а) 6 вершин — две по углам сверху, две по бокам, две снизу; рёбра соединяют каждую из вершин «верхняя левая, верхняя правая, левая» с каждой из вершин «правая, нижняя левая, нижняя правая» — всего 9 рёбер. б) 5 вершин, любые две соединены ребром — 10 рёбер. в) 9 узлов квадратной решётки \( 3 \times 3 \) (квадрат, разбитый на 4 клетки); рёбра — 12 сторон клеток и по две диагонали в каждой клетке, всего 20 рёбер.

Какие графы планарные?
Ответ

а) Разобьём вершины на две тройки: {верхняя левая, верхняя правая, левая} и {правая, нижняя левая, нижняя правая}. Внутри троек рёбер нет, а каждая вершина первой тройки соединена с каждой вершиной второй. Это граф «три домика — три колодца» (рис. 54, б), нарисованный по-другому; по теореме Понтрягина — Куратовского он непланарен.

б) Пять вершин, \( \dfrac{5 \cdot 4}{2} = 10 \) рёбер — полный граф с пятью вершинами (рис. 54, а), непланарен. Это видно и из формулы Эйлера: у планарного графа с 5 вершинами не больше \( 3 \cdot 5 - 6 = 9 \) рёбер.

в) Граф планарный. Пересечения на рисунке возникают только внутри клеток, где скрещиваются две диагонали. В каждой клетке одну из диагоналей — ту, что соединяет две середины сторон большого квадрата (для угловых клеток) — проведём не внутри клетки, а дугой снаружи квадрата, огибающей его угол. Четыре такие дуги начинаются в разных углах и не пересекаются друг с другом, все остальные рёбра остались внутри клеток, где пересечений больше нет. (Число рёбер \( 20 \le 3 \cdot 9 - 6 = 21 \) не противоречит планарности.)

Ответ: а) и б) непланарные, в) планарный.

Что применять при решении

Связный граф, компоненты связности, полный граф

Граф называется связным, если для любых двух его вершин найдётся путь, который их соединяет. Несвязный граф состоит из нескольких связных компонент (компонент связности). Граф без рёбер — «самый несвязный»: каждая вершина — отдельная компонента. Полный граф — граф, в котором каждая пара вершин соединена ребром; он связен и содержит наибольшее возможное число рёбер.
Число рёбер полного графа с \( n \) вершинами: \( \dfrac{n(n-1)}{2} \)

Мосты

Ребро связного графа называется мостом, если после его удаления граф становится несвязным. Ребро является мостом тогда и только тогда, когда оно не принадлежит ни одному циклу: если ребро входит в цикл, после его удаления вершины по-прежнему связаны другой частью цикла.

Дерево и его свойства

Дерево — связный граф без циклов. Свойства: 1) в дереве каждое ребро является мостом; 2) между любыми двумя вершинами дерева существует единственная цепь; 3) дерево из \( n \) вершин содержит ровно \( n - 1 \) ребро; 4) в дереве с двумя и более вершинами есть хотя бы две вершины степени 1. Дерево, полученное из связного графа вычёркиванием «лишних» рёбер (по одному из каждого цикла), называется остовным деревом (остовом, каркасом) графа.
\( P = B - 1 \) для дерева с \( B \) вершинами и \( P \) рёбрами

Корневое дерево, листья, дерево случайного эксперимента

Если в дереве выделена особая вершина — корень, дерево называют корневым и рисуют по ярусам: корень выше всех, ниже — его соседи и т. д. Вершины степени 1 называются листьями. Дерево случайного эксперимента: корень — начало опыта, вершины — состояния после очередного этапа, рёбра — переходы, листья — все возможные исходы. При \( n \) бросаниях монеты дерево двоичное и имеет \( 2^n \) листьев; у дерева опыта с кубиком из каждой вершины выходит по 6 рёбер. Если число шагов опыта разное (например, монету бросают до первого орла), листья лежат на разных ярусах и исходы не равновозможны.

Планарные графы и теорема Понтрягина — Куратовского

Граф называется планарным, если его можно нарисовать на плоскости так, чтобы рёбра попарно не пересекались (пересечения в вершинах не считаются); такое изображение называется плоским графом. Любое дерево планарно. Полный граф с 5 вершинами и граф «три домика — три колодца» (по три вершины в двух группах, каждая соединена с каждой из другой группы) непланарны. Теорема Понтрягина — Куратовского: любой непланарный граф содержит один из этих двух графов в качестве своей части.

Формула Эйлера для плоских графов и многогранников

Плоский граф разбивает плоскость на области — грани (одна из них неограниченная). Для любого связного плоского графа \( B - P + \Gamma = 2 \), где \( B \) — число вершин, \( P \) — рёбер, \( \Gamma \) — граней. Доказательство: для дерева \( P = B - 1 \), \( \Gamma = 1 \); удаление ребра из цикла уменьшает \( P \) и \( \Gamma \) на 1 и не меняет выражение. Та же формула верна для вершин, рёбер и граней выпуклого многогранника. Следствие: в планарном графе с \( B \ge 3 \) вершинами \( P \le 3B - 6 \).
\( B - P + \Gamma = 2, \qquad P \le 3B - 6 \)

Не сходится своя задача? Разберём по шагам

  • Формула, подстановка и расчёт
  • Числа считает калькулятор, а не нейросеть
  • Бесплатно и без регистрации
Решить задачу Разбор задачи бесплатный

Другие упражнения из параграфа § 4

Данные параграфа

К параграфу →
Глава
Глава 2. Элементы теории графов
Параграф
§ 4 — Виды графов
Учебник
Вероятность и статистика 10 класс — Математика. Базовый уровень
Автор
Бунимович Евгений Абрамович, Булычев Владимир Александрович
Год
2023

Задали работу по этой теме?

Реферат, доклад или проект по параграфу: план, текст, таблицы и оформление по требованиям.

Создать проект Готовый файл Word. Оплата после того, как увидите работу.