Chuyên đề Toán 11 Cánh diều Bài 1. Một vài yếu tố của lí thuyết đồ thị. Đường đi Euler và đường đi Hamilton có đáp án

Ở đồ thị Hình 2c có:

+ Các đỉnh là: A, B, C, D.

+ Các cạnh là: AB, AC, AD, BA, BD, CA, CD.

Sử dụng điểm để biểu diễn vị trí thành phố, đoạn thẳng biểu diễn đường đi giữa hai thành phố, ta có mô hình như hình dưới đây.

Quan sát đồ thị Hình 4 ta thấy:

a) Với mỗi cặp đỉnh của đồ thị, có nhiều nhất một cạnh nối chúng.

b) Không có đỉnh nào được nối với chính nó bởi một cạnh của đồ thị.

Các đồ thị ở hai hình sau là đồ thị đơn.

Quan sát đồ thị Hình 7 ta thấy:

a) d(A) = 2, d(B) = 3, d(C) = 2, d(D) = 4, d(E) = 1.

Do đó, tổng các bậc của năm đỉnh trong đồ thị đó là 2 + 3 + 2 + 4 + 1 = 12.

b) Số cạnh của đồ thị đó là 6.

c) Ta có: 6 . 2 = 12 nên tổng các bậc của năm đỉnh trong đồ thị gấp hai lần số cạnh của đồ thị đó.

Quan sát đồ thị Hình 7 ta thấy:

a) Hai đỉnh A, B có được nối với nhau bằng một cạnh của đồ thị.

b) Dãy các cạnh kế tiếp nhau AB, BC, CD, DE có những tính chất sau: không có cạnh nào xuất hiện hai lần, đỉnh cuối của cạnh bất kì là đỉnh đầu của cạnh tiếp theo và không có đỉnh nào được đi qua hai lần. Dãy các cạnh kế tiếp nhau AB, BC, CD, DE được gọi là một đường đi từ đỉnh A đến đỉnh E.

a) Một đường đi từ đỉnh A đến đỉnh F là ADE (hoặc có thể chọn ABCDF hoặc ABCEF).

b) Một chu trình có đỉnh E là đỉnh đầu và đỉnh cuối là ECDFE (hoặc có thể chọn EFDCE).

+) Ví dụ về đồ thị liên thông:

Ở hình trên, hai đỉnh bất kì của đồ thị đều được nối với nhau bằng một đường đi. Vậy đồ thị đó là đồ thị liên thông.

+) Ví dụ về đồ thị không liên thông:

Ở hình trên, mỗi đỉnh thuộc khối bên trên đều không thể nối được với mỗi đỉnh thuộc khối bên dưới bằng một đường đi. Vậy đồ thị đó là đồ thị không liên thông.

Quan sát đồ thị ở Hình 10 ta thấy:

a) Đường đi CABDCB đi qua tất cả các cạnh của đồ thị.

b) Đường đi trên đi qua mỗi cạnh đúng một lần.

Sử dụng điểm để biểu diễn vị trí thành phố, đoạn thẳng biểu diễn đường đi giữa hai thành phố, ta có mô hình như hình dưới đây.

a) Đồ thị chỉ có bốn đỉnh và chỉ có đúng hai đỉnh cùng có bậc là 1 (đỉnh A, đỉnh D).

b) Đồ thị chỉ có bốn đỉnh và chỉ có đúng hai đỉnh cùng có bậc là 2 (đỉnh B, đỉnh C).

Ta có: d(A) = 4, d(B) = 2, d(C) = 4, d(D) = 2, d(E) = 4, d(F) = 2.

Vì đồ thị Hình 20 liên thông và không có đỉnh bậc lẻ nên theo định lí Euler thì đồ thị này có chu trình Euler.

Một chu trình Euler của đồ thị ở Hình 20 là AECFEDACBA.

Ta có: d(A) = 3, d(B) = 3, d(C) = 4, d(D) = 4, d(E) = 2.

Vì đồ thị ở Hình 21 gồm có 5 đỉnh nên tổng bậc của hai đỉnh không kề nhau bất kì đều không nhỏ hơn 5. Do đó, theo định lí Ore, đồ thị này có ít nhất một chu trình Hamilton.

Một chu trình Hamilton của đồ thị này là ABCEDA.

Gọi 6 người bất kì là A, B, C, D, E, G.

Trong 6 người đó ta chọn ra một người A.Trong 5 người còn lại ta chia thành 2 nhóm:

- Nhóm 1 gồm những người quen A.

- Nhóm 2 gồm những người không quen A.

Có 5 người mà chỉ có 2 nhóm. Do đó, tồn tại ít nhất 3 người thuộc cùng một nhóm. Tức là tồn tại ít nhất 3 người quen A hoặc tồn tại ít nhất 3 người không quen A.

- Nếu tồn tại ít nhất 3 người quen A. Gọi 3 người đó là B, C, D:

+ Nếu trong 3 người B, C, D có 2 người nào đó quen nhau. Giả sử 2 người đó là B và C thì ta có 3 người A, B, C là 3 người đôi một quen nhau.

+ Nếu trong 3 người B, C, D không có 2 người nào đó quen nhau thì 3 người B, C, D là 3 người đôi một không quen nhau.

- Nếu tồn tại 3 người không quen A. Giả sử 3 người đó là D, E, G:

+ Trong 3 người D, E, G nếu có 2 người nào đó không quen nhau. Giả sử 2 người đó là D và E thì 3 người A, D, E là 3 người đôi một không quen nhau.

+ Nếu trong 3 người D, E, G không có 2 người nào không quen nhau thì 3 người D, E, G là 3 người đôi một quen nhau.

Vậy trong 6 người bất kì luôn tồn tại 3 người đôi một quen nhau hoặc 3 người đôi một không quen nhau (đpcm).