🗊Презентация Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов

Категория: Математика
Нажмите для полного просмотра!
Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №1Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №2Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №3Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №4Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №5Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №6Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №7Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №8Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №9Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №10Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №11Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №12Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №13Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №14Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №15Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №16Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №17Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №18Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №19Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №20Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №21Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №22Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №23Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №24Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №25Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №26Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №27Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №28Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №29Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №30Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №31Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №32Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №33Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №34Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №35Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №36Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №37Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №38Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №39Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №40Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №41Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №42Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №43Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №44Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №45Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №46Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №47Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №48Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №49Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №50Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №51Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №52Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №53Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №54Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №55Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №56Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №57Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №58Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №59Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №60Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №61Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №62Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №63Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №64Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №65Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №66Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №67Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №68Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №69Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №70Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №71Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов, слайд №72

Содержание

Вы можете ознакомиться и скачать презентацию на тему Графы. Эйлеровы графы. Гамильтоновы графы. Изоморфизмы графов. Доклад-сообщение содержит 72 слайдов. Презентации для любого класса можно скачать бесплатно. Если материал и наш сайт презентаций Mypresentation Вам понравились – поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте в закладки в своем браузере.

Слайды и текст этой презентации


Слайд 1





         Графы
                            Ирина Борисовна Просвирнина
Эйлеровы графы
Гамильтоновы графы
Изоморфизмы графов
Описание слайда:
Графы Ирина Борисовна Просвирнина Эйлеровы графы Гамильтоновы графы Изоморфизмы графов

Слайд 2





Эйлеровы графы
Мы уже упоминали работу Эйлера, датированную 1736 годом, которая положила начало теории графов.
В этой работе Эйлер изложил теорию, позволившую решить задачу о мостах Кенигсберга. 
Перейдем к изложению задачи о кенигсбергских мостах. Она состоит в следующем.
Описание слайда:
Эйлеровы графы Мы уже упоминали работу Эйлера, датированную 1736 годом, которая положила начало теории графов. В этой работе Эйлер изложил теорию, позволившую решить задачу о мостах Кенигсберга. Перейдем к изложению задачи о кенигсбергских мостах. Она состоит в следующем.

Слайд 3





Эйлеровы графы
Задача возникла в прусском городе Кенигсберг на реке Прегел. На реке Прегел было два острова, один из которых – остров Кнайпхоф (это больший остров). Этот район и семь его мостов показаны на рисунке.
Описание слайда:
Эйлеровы графы Задача возникла в прусском городе Кенигсберг на реке Прегел. На реке Прегел было два острова, один из которых – остров Кнайпхоф (это больший остров). Этот район и семь его мостов показаны на рисунке.

Слайд 4





Эйлеровы графы
Жители Кенигсберга интересовались, могут ли они, начав путь с одного участка суши, обойти все мосты, посетив каждый лишь однажды, и вернуться в точку начала пути, не переплывая реки.
Описание слайда:
Эйлеровы графы Жители Кенигсберга интересовались, могут ли они, начав путь с одного участка суши, обойти все мосты, посетив каждый лишь однажды, и вернуться в точку начала пути, не переплывая реки.

Слайд 5





Эйлеровы графы
Жители Кенигсберга не могли найти такого пути.
Задача заключалась в следующем: найти путь с требуемыми свойствами или доказать, что такого пути не существует.
Описание слайда:
Эйлеровы графы Жители Кенигсберга не могли найти такого пути. Задача заключалась в следующем: найти путь с требуемыми свойствами или доказать, что такого пути не существует.

Слайд 6





Эйлеровы графы
Эйлер представил географию указанного района Кенигсберга в виде графа (рисунок ). 
Оба берега реки и острова изображены вершинами графа, а ребра графа соответствуют мостам, соединяющим участки суши.
Описание слайда:
Эйлеровы графы Эйлер представил географию указанного района Кенигсберга в виде графа (рисунок ). Оба берега реки и острова изображены вершинами графа, а ребра графа соответствуют мостам, соединяющим участки суши.

Слайд 7





Эйлеровы графы
Переформулируем задачу о кенигсбергских мостах на языке теории графов. 
Следует выяснить, существует ли замкнутый путь, который включает все ребра графа, изображенного на рисунке .
Описание слайда:
Эйлеровы графы Переформулируем задачу о кенигсбергских мостах на языке теории графов. Следует выяснить, существует ли замкнутый путь, который включает все ребра графа, изображенного на рисунке .

Слайд 8





Эйлеровы графы
Определение 1
Эйлеров цикл в графе  – это замкнутый путь, который включает все ребра графа .
Граф называется эйлеровым, если он имеет хотя бы один эйлеров цикл.
Напомним, что в пути все ребра различны. 
Таким образом, эйлеров цикл включает каждое ребро графа в точности один раз, хотя, конечно, вершины в эйлеровом цикле могут повторяться.
Описание слайда:
Эйлеровы графы Определение 1 Эйлеров цикл в графе – это замкнутый путь, который включает все ребра графа . Граф называется эйлеровым, если он имеет хотя бы один эйлеров цикл. Напомним, что в пути все ребра различны. Таким образом, эйлеров цикл включает каждое ребро графа в точности один раз, хотя, конечно, вершины в эйлеровом цикле могут повторяться.

Слайд 9





Эйлеровы графы
Теорема 1
Связный граф  является эйлеровым тогда и только тогда, когда каждая его вершина имеет четную степень.
Описание слайда:
Эйлеровы графы Теорема 1 Связный граф является эйлеровым тогда и только тогда, когда каждая его вершина имеет четную степень.

Слайд 10





? Если связный граф  является эйлеровым, то каждая его вершина имеет четную степень.
Доказательство
Предположим, что –  связный и имеет эйлеров цикл. 
Так как –  связный, то последовательность вершин эйлерова цикла содержит все вершины графа .
Всякий раз, когда цикл проходит через вершину графа, он вносит  в степень этой вершины ( вносит ребро, ‘входящее в’ вершину и  вносит ребро, ‘выходящее из’ вершины).
Так как эйлеров цикл проходит каждое ребро графа в точности один раз, то каждая вершина должна иметь четную степень.
Описание слайда:
? Если связный граф является эйлеровым, то каждая его вершина имеет четную степень. Доказательство Предположим, что – связный и имеет эйлеров цикл. Так как – связный, то последовательность вершин эйлерова цикла содержит все вершины графа . Всякий раз, когда цикл проходит через вершину графа, он вносит в степень этой вершины ( вносит ребро, ‘входящее в’ вершину и вносит ребро, ‘выходящее из’ вершины). Так как эйлеров цикл проходит каждое ребро графа в точности один раз, то каждая вершина должна иметь четную степень.

Слайд 11





? Если граф является связным и каждая его вершина имеет четную степень, то  – эйлеров.
 Доказательство
Докажем утверждение индукцией по , числу ребер графа .
Индуктивный переход (набросок доказательства).
Во-первых, выберем произвольную вершину  графа и замкнутый путь , начинающийся и заканчивающийся в . 
Если  содержит все ребра графа , то доказательство закончено. В противном случае удалим все ребра пути и построим новый граф .
Описание слайда:
? Если граф является связным и каждая его вершина имеет четную степень, то – эйлеров. Доказательство Докажем утверждение индукцией по , числу ребер графа . Индуктивный переход (набросок доказательства). Во-первых, выберем произвольную вершину графа и замкнутый путь , начинающийся и заканчивающийся в . Если содержит все ребра графа , то доказательство закончено. В противном случае удалим все ребра пути и построим новый граф .

Слайд 12





? Если граф является связным и каждая его вершина имеет четную степень, то  – эйлеров.
 Доказательство
Этот новый граф  может оказаться несвязным. 
Рассмотрим каждую компоненту графа  по очереди и воспользуемся индуктивным предположением для построения эйлеровых циклов в каждой компоненте. 
Наконец, соединим  и эйлеровы циклы каждой компоненты графа  в эйлеров цикл для графа
Описание слайда:
? Если граф является связным и каждая его вершина имеет четную степень, то – эйлеров. Доказательство Этот новый граф может оказаться несвязным. Рассмотрим каждую компоненту графа по очереди и воспользуемся индуктивным предположением для построения эйлеровых циклов в каждой компоненте. Наконец, соединим и эйлеровы циклы каждой компоненты графа в эйлеров цикл для графа

Слайд 13





Эйлеровы графы
Жители Кенигсберга не могли найти свой эйлеров цикл по теперь весьма понятной для нас причине – его не существует. 
Граф, представляющий задачу о кенигсбергских мостах, связен, но не удовлетворяет условию теоремы 1. Каждая его вершина имеет нечетную степень.
Описание слайда:
Эйлеровы графы Жители Кенигсберга не могли найти свой эйлеров цикл по теперь весьма понятной для нас причине – его не существует. Граф, представляющий задачу о кенигсбергских мостах, связен, но не удовлетворяет условию теоремы 1. Каждая его вершина имеет нечетную степень.

Слайд 14





Эйлеровы графы
Пример 1
Полный граф  является -регулярным – каждая вершина имеет степень .
Так как он связен, то  является эйлеровым тогда и только тогда, когда  – нечетное число (так что  – четное число).
Описание слайда:
Эйлеровы графы Пример 1 Полный граф является -регулярным – каждая вершина имеет степень . Так как он связен, то является эйлеровым тогда и только тогда, когда – нечетное число (так что – четное число).

Слайд 15





Эйлеровы графы
Пример 1
 – эйлеров граф тогда и только тогда, когда  – нечетное число (так что  четно). 
Граф имеет очевидный эйлеров цикл.
Описание слайда:
Эйлеровы графы Пример 1 – эйлеров граф тогда и только тогда, когда – нечетное число (так что четно). Граф имеет очевидный эйлеров цикл.

Слайд 16





Эйлеровы графы
Пример 1
 – эйлеров граф тогда и только тогда, когда  – нечетное число (так что  четно). 
Найдите эйлеров цикл в .
В действительности, 
имеет  эйлеровых цикла.
Описание слайда:
Эйлеровы графы Пример 1 – эйлеров граф тогда и только тогда, когда – нечетное число (так что четно). Найдите эйлеров цикл в . В действительности, имеет эйлеровых цикла.

Слайд 17





Эйлеровы графы
Полный двудольный граф изображен на рисунке. 
Множество его вершин разбито на два подмножества  и .
связен и каждая вершина имеет степень 4. 
Значит, по теореме 1  эйлеров.
Описание слайда:
Эйлеровы графы Полный двудольный граф изображен на рисунке. Множество его вершин разбито на два подмножества и . связен и каждая вершина имеет степень 4. Значит, по теореме 1 эйлеров.

Слайд 18





Эйлеровы графы
Один эйлеров цикл, начинающийся в вершине , имеет такую последовательность вершин:
Описание слайда:
Эйлеровы графы Один эйлеров цикл, начинающийся в вершине , имеет такую последовательность вершин:

Слайд 19





Гамильтоновы графы
Эйлеров цикл проходит через каждое ребро графа (один раз) и возвращается в начальную точку пути. 
Сформулируем аналогичную задачу: можем ли мы побывать в каждой вершине графа один раз, проходя по каждому ребру не более одного раза, и вернуться в начальную точку пути. 
Этой задачей занимался Гамильтон (хотя он был не первым ее исследователем) и сегодня его имя ассоциируется с путями указанного типа.
Описание слайда:
Гамильтоновы графы Эйлеров цикл проходит через каждое ребро графа (один раз) и возвращается в начальную точку пути. Сформулируем аналогичную задачу: можем ли мы побывать в каждой вершине графа один раз, проходя по каждому ребру не более одного раза, и вернуться в начальную точку пути. Этой задачей занимался Гамильтон (хотя он был не первым ее исследователем) и сегодня его имя ассоциируется с путями указанного типа.

Слайд 20





Гамильтоновы графы
Определение 2
Гамильтонов цикл в графе – это цикл, который проходит через каждую вершину графа один раз. 
Граф называется гамильтоновым, если он имеет гамильтонов цикл.
Этой терминологией мы обязаны игре, изобретенной в 1857 ирландским математиком Сэром Уильямом Роуэном Гамильтоном.
Описание слайда:
Гамильтоновы графы Определение 2 Гамильтонов цикл в графе – это цикл, который проходит через каждую вершину графа один раз. Граф называется гамильтоновым, если он имеет гамильтонов цикл. Этой терминологией мы обязаны игре, изобретенной в 1857 ирландским математиком Сэром Уильямом Роуэном Гамильтоном.

Слайд 21





Гамильтоновы графы
Сэр Уильям Роуэн Гамильтон (1805 – 1865) был выдающимся ирландским математиком. Закончив университет, в возрасте 22 лет он был избран профессором астрономии и Королевским Астрономом Ирландии.
Однако, его вклад в астрономию невелик; его наиболее значительные результаты относятся к математике и физике.
Описание слайда:
Гамильтоновы графы Сэр Уильям Роуэн Гамильтон (1805 – 1865) был выдающимся ирландским математиком. Закончив университет, в возрасте 22 лет он был избран профессором астрономии и Королевским Астрономом Ирландии. Однако, его вклад в астрономию невелик; его наиболее значительные результаты относятся к математике и физике.

Слайд 22





Гамильтоновы графы
В 1843 он открыл кватернионы – одну из разновидностей обобщения комплексных чисел – и большую часть своей жизни он посвятил их изучению. Его имя также ассоциируется с гамильтоновым оператором энергии, используемым в физике (в частности, в волновой механике).
Описание слайда:
Гамильтоновы графы В 1843 он открыл кватернионы – одну из разновидностей обобщения комплексных чисел – и большую часть своей жизни он посвятил их изучению. Его имя также ассоциируется с гамильтоновым оператором энергии, используемым в физике (в частности, в волновой механике).

Слайд 23





Гамильтоновы графы
Итак, в 1857 году Уильям Роуэн Гамильтон придумал игру. 
Существует несколько версий того, как это произошло. По одной из версий он описал эту игру в письме к другу. Согласно другой, он действительно изобрел игру и продал ее производителю игрушек.
Описание слайда:
Гамильтоновы графы Итак, в 1857 году Уильям Роуэн Гамильтон придумал игру. Существует несколько версий того, как это произошло. По одной из версий он описал эту игру в письме к другу. Согласно другой, он действительно изобрел игру и продал ее производителю игрушек.

Слайд 24





Гамильтоновы графы
В любом случае игра, по-видимому, включала додекаэдр, т.е. правильный многогранник,  граней которого представляли собой конгруэнтные правильные пятиугольники. В каждом из  углов, или вершин тела, просверливалась дырка, в которую вставлялся колышек, изображавший город.
Описание слайда:
Гамильтоновы графы В любом случае игра, по-видимому, включала додекаэдр, т.е. правильный многогранник, граней которого представляли собой конгруэнтные правильные пятиугольники. В каждом из углов, или вершин тела, просверливалась дырка, в которую вставлялся колышек, изображавший город.

Слайд 25





Гамильтоновы графы
Используя веревку, требовалось найти путь через города, посетив каждый город один раз, и вернуться в исходный город.
Описание слайда:
Гамильтоновы графы Используя веревку, требовалось найти путь через города, посетив каждый город один раз, и вернуться в исходный город.

Слайд 26





Гамильтоновы графы
Рассмотрим эквивалентный вопрос.
Существует ли цикл в графе, изображенном на рисунке, который проходит через каждую вершину графа ровно один раз?
Описание слайда:
Гамильтоновы графы Рассмотрим эквивалентный вопрос. Существует ли цикл в графе, изображенном на рисунке, который проходит через каждую вершину графа ровно один раз?

Слайд 27





Гамильтоновы графы
Ответ на последний вопрос решает головоломку Гамильтона, так как построенный граф изоморфен графу, составленному из вершин и ребер додекаэдра.
Описание слайда:
Гамильтоновы графы Ответ на последний вопрос решает головоломку Гамильтона, так как построенный граф изоморфен графу, составленному из вершин и ребер додекаэдра.

Слайд 28





Гамильтоновы графы
Решение головоломки Гамильтона показано на рисунке.
Описание слайда:
Гамильтоновы графы Решение головоломки Гамильтона показано на рисунке.

Слайд 29





Гамильтоновы графы
Пример 1
На рисунке изображен гамильтонов цикл в полном двудольном графе
Описание слайда:
Гамильтоновы графы Пример 1 На рисунке изображен гамильтонов цикл в полном двудольном графе

Слайд 30





Гамильтоновы графы
Для эйлеровых графов имеется достаточно простой критерий. Однако, не так обстоят дела с гамильтоновыми графами.
Действительно, изучая последние графы более столетия, математики до сих пор не нашли критерия гамильтоновости графов.
(Под ‘критерием’ гамильтоновости графа мы понимаем необходимое и достаточное условия того, что граф является гамильтоновым.)
Описание слайда:
Гамильтоновы графы Для эйлеровых графов имеется достаточно простой критерий. Однако, не так обстоят дела с гамильтоновыми графами. Действительно, изучая последние графы более столетия, математики до сих пор не нашли критерия гамильтоновости графов. (Под ‘критерием’ гамильтоновости графа мы понимаем необходимое и достаточное условия того, что граф является гамильтоновым.)

Слайд 31





Гамильтоновы графы
Эта задача остается одной из основных нерешенных проблем теории графов.
Очевидным необходимым условием гамильтоновости графа является его связность.
Известны также и различные достаточные условия гамильтоновости графа. 
Как правило, в достаточных условиях гамильтоновости графа требуется, чтобы граф имел ‘достаточно’ ребер в определенном смысле этого слова.
Описание слайда:
Гамильтоновы графы Эта задача остается одной из основных нерешенных проблем теории графов. Очевидным необходимым условием гамильтоновости графа является его связность. Известны также и различные достаточные условия гамильтоновости графа. Как правило, в достаточных условиях гамильтоновости графа требуется, чтобы граф имел ‘достаточно’ ребер в определенном смысле этого слова.

Слайд 32





Гамильтоновы графы
Приведем один из простейших результатов такого сорта.
Теорема 1
Если  – связный простой граф с  вершинами и если степень каждой вершины  удовлетворяет неравенству
 
то  – гамильтонов граф.
Описание слайда:
Гамильтоновы графы Приведем один из простейших результатов такого сорта. Теорема 1 Если – связный простой граф с вершинами и если степень каждой вершины удовлетворяет неравенству то – гамильтонов граф.

Слайд 33





Гамильтоновы графы
Теорема 1
Если  – связный простой граф с  вершинами и если степень каждой вершины  удовлетворяет неравенству  то  – гамильтонов граф.
Условие, накладываемое на степени вершин: , – не является необходимым условием гамильтоновости графа . Граф может быть гамильтоновым и без выполнения этого условия.
Описание слайда:
Гамильтоновы графы Теорема 1 Если – связный простой граф с вершинами и если степень каждой вершины удовлетворяет неравенству то – гамильтонов граф. Условие, накладываемое на степени вершин: , – не является необходимым условием гамильтоновости графа . Граф может быть гамильтоновым и без выполнения этого условия.

Слайд 34





Гамильтоновы графы
Убедимся в этом, обратившись к графу додекаэдра. 
Этот граф имеет  вершин, степень каждой вершины равна , однако, граф – гамильтонов.
Описание слайда:
Гамильтоновы графы Убедимся в этом, обратившись к графу додекаэдра. Этот граф имеет вершин, степень каждой вершины равна , однако, граф – гамильтонов.

Слайд 35





Гамильтоновы графы
В действительности, каждый из графов, связанных с пятью правильными многогранниками, имеет гамильтонов цикл.
Описание слайда:
Гамильтоновы графы В действительности, каждый из графов, связанных с пятью правильными многогранниками, имеет гамильтонов цикл.

Слайд 36





Гамильтоновы графы
Задача 1
Покажите, что каждый из графов, изображенных на рисунке и связанных с правильными многогранниками (тетраэдр  – слева и куб – справа) является гамильтоновым.
Описание слайда:
Гамильтоновы графы Задача 1 Покажите, что каждый из графов, изображенных на рисунке и связанных с правильными многогранниками (тетраэдр – слева и куб – справа) является гамильтоновым.

Слайд 37





Гамильтоновы графы
Задача 1
Покажите, что каждый из графов, изображенных на рисунке и связанных с правильными многогранниками (октаэдр – слева и икосаэдр – справа) является гамильтоновым.
Описание слайда:
Гамильтоновы графы Задача 1 Покажите, что каждый из графов, изображенных на рисунке и связанных с правильными многогранниками (октаэдр – слева и икосаэдр – справа) является гамильтоновым.

Слайд 38





Изоморфизм графов
Рассмотрим два графа  и  определенные следующим образом:  имеет множество вершин  и матрицу смежности , и   имеет множество вершин и матрицу смежности , где
Описание слайда:
Изоморфизм графов Рассмотрим два графа и определенные следующим образом: имеет множество вершин и матрицу смежности , и имеет множество вершин и матрицу смежности , где

Слайд 39





Изоморфизм графов
 имеет множество вершин  и матрицу смежности
Описание слайда:
Изоморфизм графов имеет множество вершин и матрицу смежности

Слайд 40





Изоморфизм графов
 имеет множество вершин и матрицу смежности
Описание слайда:
Изоморфизм графов имеет множество вершин и матрицу смежности

Слайд 41





После недолгих раздумий становится очевидным, что графы  и  по существу одинаковы.
Описание слайда:
После недолгих раздумий становится очевидным, что графы и по существу одинаковы.

Слайд 42





Если мы переименуем вершины графа  как , в указанном порядке, и переименуем ребра  как  for то эти две диаграммы будут различными графическими представлениями одного и того же графа.
Описание слайда:
Если мы переименуем вершины графа как , в указанном порядке, и переименуем ребра как for то эти две диаграммы будут различными графическими представлениями одного и того же графа.

Слайд 43





Изоморфизм графов
Определение 1
Пусть и  – два графа. Изоморфизм из  в  состоит из пары биекций
и  
таких, что для каждого ребра  графа , если , то .
Два графа называют изоморфными и пишут, если существует изоморфизм из одного графа на другой.
Описание слайда:
Изоморфизм графов Определение 1 Пусть и – два графа. Изоморфизм из в состоит из пары биекций и таких, что для каждого ребра графа , если , то . Два графа называют изоморфными и пишут, если существует изоморфизм из одного графа на другой.

Слайд 44





Изоморфизм графов
Условие
если , то  
гарантирует, что биекции между множествами вершин и множествами ребер двух графов корректно согласованы друг с другом.
Другими словами, если ребро  графа  соответствует ребру  графа  то множества вершин, инцидентные этим ребрам, также соответствуют друг другу (относительно биекции ).
Описание слайда:
Изоморфизм графов Условие если , то гарантирует, что биекции между множествами вершин и множествами ребер двух графов корректно согласованы друг с другом. Другими словами, если ребро графа соответствует ребру графа то множества вершин, инцидентные этим ребрам, также соответствуют друг другу (относительно биекции ).

Слайд 45





Изоморфизм графов
Если ребро  графа  соответствует ребру  графа  то множества вершин, инцидентные этим ребрам, также соответствуют друг другу (относительно биекции ). Это показано на рисунке.
Описание слайда:
Изоморфизм графов Если ребро графа соответствует ребру графа то множества вершин, инцидентные этим ребрам, также соответствуют друг другу (относительно биекции ). Это показано на рисунке.

Слайд 46





Изоморфизм графов
Пусть  обозначает множество ребер, соединяющих вершины  и  в графе , тогда реберное отображение   определяет биекцию
Поэтому для всех пар вершин графа ,
 , 
т.e. число ребер графа , соединяющих  и  равно числу ребер графа , соединяющих соответствующие им вершины  и .
Описание слайда:
Изоморфизм графов Пусть обозначает множество ребер, соединяющих вершины и в графе , тогда реберное отображение определяет биекцию Поэтому для всех пар вершин графа , , т.e. число ребер графа , соединяющих и равно числу ребер графа , соединяющих соответствующие им вершины и .

Слайд 47





Изоморфизм графов
Пусть  – простой граф. Чтобы определить изоморфизм из  в , нам нужно только корректно специфицировать биекцию 
. 
Действительно, любую пару вершин соединяет не более одного ребра. Поэтому, если биекция  (корректно) определена, то существует единственная функция
 
удовлетворяющая требуемым свойствам.
Описание слайда:
Изоморфизм графов Пусть – простой граф. Чтобы определить изоморфизм из в , нам нужно только корректно специфицировать биекцию . Действительно, любую пару вершин соединяет не более одного ребра. Поэтому, если биекция (корректно) определена, то существует единственная функция удовлетворяющая требуемым свойствам.

Слайд 48





Изоморфизм графов
Изоморфизм графов является отношением эквивалентности.
Описание слайда:
Изоморфизм графов Изоморфизм графов является отношением эквивалентности.

Слайд 49





Изоморфизм графов
Так как изоморфные графы имеют, по существу, одно и тоже строение, то любое теоретико-графовое свойство, которым обладает один граф, должно быть присуще и второму графу.
Мы перечислим некоторые такие свойства в следующей теореме.
Описание слайда:
Изоморфизм графов Так как изоморфные графы имеют, по существу, одно и тоже строение, то любое теоретико-графовое свойство, которым обладает один граф, должно быть присуще и второму графу. Мы перечислим некоторые такие свойства в следующей теореме.

Слайд 50





Изоморфизм графов
Теорема 1
Пусть – изоморфизм из  на  тогда:
и имеют одинаковое число вершин;
и имеют одинаковое число ребер;
и имеют одинаковое число компонент;
Соответствующие вершины имеют одинаковые степени: для любой , 
и имеют одинаковые степенные последовательности;
если  является простым, то  – также простой;
если  является эйлеровым, то  – также эйлеров;
если  является гамильтоновым, то  – также гамильтонов.
Описание слайда:
Изоморфизм графов Теорема 1 Пусть – изоморфизм из на тогда: и имеют одинаковое число вершин; и имеют одинаковое число ребер; и имеют одинаковое число компонент; Соответствующие вершины имеют одинаковые степени: для любой , и имеют одинаковые степенные последовательности; если является простым, то – также простой; если является эйлеровым, то – также эйлеров; если является гамильтоновым, то – также гамильтонов.

Слайд 51





? Пусть – изоморфизм из  в  тогда
и имеют одинаковое число вершин.
Доказательство
Изоморфизм из  в  состоит из пары  биекций
и  
таких, что для каждого ребра  графа , если , то .
Если – биекция, где  и  – конечные множества, то .
Таким образом, .
Описание слайда:
? Пусть – изоморфизм из в тогда и имеют одинаковое число вершин. Доказательство Изоморфизм из в состоит из пары биекций и таких, что для каждого ребра графа , если , то . Если – биекция, где и – конечные множества, то . Таким образом, .

Слайд 52





? Пусть – изоморфизм из  в  тогда
и имеют одинаковое число ребер.
Доказательство
Изоморфизм из  в  состоит из пары  биекций
и  
таких, что для каждого ребра  графа , если , то .
Если – биекция, где  и  – конечные множества, то .
Таким образом, .
Описание слайда:
? Пусть – изоморфизм из в тогда и имеют одинаковое число ребер. Доказательство Изоморфизм из в состоит из пары биекций и таких, что для каждого ребра графа , если , то . Если – биекция, где и – конечные множества, то . Таким образом, .

Слайд 53





? Пусть – изоморфизм из  в  тогда
и имеют одинаковое число компонент.
Доказательство
Если , , , – путь, соединяющий  и  в , то , , ,  – путь, соединяющий  и  в .
Обратно, если , , ,  – путь, соединяющий  и  в , то – путь в  соединяющий  и .
Поэтому  и  принадлежат одной и той же компоненте графа тогда и только тогда, когда  и  принадлежат одной и той же компоненте графа . 
Следовательно,  и  имеют одинаковое число компонент.
Описание слайда:
? Пусть – изоморфизм из в тогда и имеют одинаковое число компонент. Доказательство Если , , , – путь, соединяющий и в , то , , , – путь, соединяющий и в . Обратно, если , , , – путь, соединяющий и в , то – путь в соединяющий и . Поэтому и принадлежат одной и той же компоненте графа тогда и только тогда, когда и принадлежат одной и той же компоненте графа . Следовательно, и имеют одинаковое число компонент.

Слайд 54





? Пусть – изоморфизм из  в  тогда соответствующие вершины имеют одинаковые степени: для любой , 
Доказательство
и 
Осталось заметить, что  –  биекция и отображение   определяет биекцию
Описание слайда:
? Пусть – изоморфизм из в тогда соответствующие вершины имеют одинаковые степени: для любой , Доказательство и Осталось заметить, что – биекция и отображение определяет биекцию

Слайд 55





? Пусть – изоморфизм из  в  тогда и имеют одинаковые степенные последовательности.
Доказательство
Это утверждение следует из d).
Описание слайда:
? Пусть – изоморфизм из в тогда и имеют одинаковые степенные последовательности. Доказательство Это утверждение следует из d).

Слайд 56





? Пусть – изоморфизм из  в . Если  является простым, то  – также простой.
Доказательство
– простой граф тогда и только тогда, когда  и  для всех . 
Результат следует из существования биекций
Описание слайда:
? Пусть – изоморфизм из в . Если является простым, то – также простой. Доказательство – простой граф тогда и только тогда, когда и для всех . Результат следует из существования биекций

Слайд 57





? Пусть – изоморфизм из  в . Если  является эйлеровым, то  – также эйлеров.
Доказательство
Связный граф является эйлеровым тогда и только тогда, когда степень каждой его вершины четна.
Но и имеют одинаковые степенные последовательности.
Описание слайда:
? Пусть – изоморфизм из в . Если является эйлеровым, то – также эйлеров. Доказательство Связный граф является эйлеровым тогда и только тогда, когда степень каждой его вершины четна. Но и имеют одинаковые степенные последовательности.

Слайд 58





? Пусть – изоморфизм из  в . Если  является гамильтоновым, то  – также гамильтонов.
Доказательство
Если , , ,  – гамильтонов цикл в  то , , ,  – гамильтонов цикл в .
Описание слайда:
? Пусть – изоморфизм из в . Если является гамильтоновым, то – также гамильтонов. Доказательство Если , , , – гамильтонов цикл в то , , , – гамильтонов цикл в .

Слайд 59





Изоморфизм графов
Пример Определим, какие из приведенных ниже графов являются изоморфными.
Описание слайда:
Изоморфизм графов Пример Определим, какие из приведенных ниже графов являются изоморфными.

Слайд 60






Пример Определим, какие из приведенных ниже графов являются изоморфными.

Каждый граф является простым, связным, имеет семь вершин и десять ребер.
Описание слайда:
Пример Определим, какие из приведенных ниже графов являются изоморфными. Каждый граф является простым, связным, имеет семь вершин и десять ребер.

Слайд 61






Пример Определим, какие из приведенных ниже графов являются изоморфными.

Каждый граф имеет степенную последовательность , каждый граф не эйлеров.
Описание слайда:
Пример Определим, какие из приведенных ниже графов являются изоморфными. Каждый граф имеет степенную последовательность , каждый граф не эйлеров.

Слайд 62






Пример Определим, какие из приведенных графов являются изоморфными.

Рассматривая вершины степени 2, мы видим, что графы  и  не являются гамильтоновыми.
Описание слайда:
Пример Определим, какие из приведенных графов являются изоморфными. Рассматривая вершины степени 2, мы видим, что графы и не являются гамильтоновыми.

Слайд 63






Пример Определим, какие из приведенных графов являются изоморфными.

Графы  и  являются гамильтоновыми (с гамильтоновыми циклами  и  соответственно).
Описание слайда:
Пример Определим, какие из приведенных графов являются изоморфными. Графы и являются гамильтоновыми (с гамильтоновыми циклами и соответственно).

Слайд 64






Пример Определим, какие из приведенных графов являются изоморфными.

Итак, графы  и  не являются гамильтоновыми. 
Графы  и  – гамильтоновы.
Отсюда следует, что ни граф  ни не изоморфны графу  или графу .
Проверить, является ли произвольный граф не гамильтоновым, довольно сложно. 
Поэтому можно предложить другое доказательство последних неизоморфностей.
Описание слайда:
Пример Определим, какие из приведенных графов являются изоморфными. Итак, графы и не являются гамильтоновыми. Графы и – гамильтоновы. Отсюда следует, что ни граф ни не изоморфны графу или графу . Проверить, является ли произвольный граф не гамильтоновым, довольно сложно. Поэтому можно предложить другое доказательство последних неизоморфностей.

Слайд 65






Пример Определим, какие из приведенных графов являются изоморфными.

Графы  и  не изоморфны: в графе  вершина степени 4 является смежной с двумя вершинами степени 3, а в графе  вершина степени 4 является смежной с четырьмя вершинами степени 3.
Описание слайда:
Пример Определим, какие из приведенных графов являются изоморфными. Графы и не изоморфны: в графе вершина степени 4 является смежной с двумя вершинами степени 3, а в графе вершина степени 4 является смежной с четырьмя вершинами степени 3.

Слайд 66






Пример Определим, какие из приведенных графов являются изоморфными.

Графы  и  не изоморфны: в графе  вершина степени 4 является смежной с двумя вершинами степени 3, а в графе  вершина степени 4 является смежной с четырьмя вершинами степени 3.
Описание слайда:
Пример Определим, какие из приведенных графов являются изоморфными. Графы и не изоморфны: в графе вершина степени 4 является смежной с двумя вершинами степени 3, а в графе вершина степени 4 является смежной с четырьмя вершинами степени 3.

Слайд 67






Пример Определим, какие из приведенных графов являются изоморфными.

Графы  и  изоморфны. Обозначим множества вершин графов  и  через  и , соответственно, и определим изоморфизм графов, задав биекцию
Описание слайда:
Пример Определим, какие из приведенных графов являются изоморфными. Графы и изоморфны. Обозначим множества вершин графов и через и , соответственно, и определим изоморфизм графов, задав биекцию

Слайд 68






Пример Определим, какие из приведенных графов являются изоморфными.

Графы  и  неизоморфны, так как граф  изоморфен графу  а  – нет. Аналогично графы  и  неизоморфны.
Описание слайда:
Пример Определим, какие из приведенных графов являются изоморфными. Графы и неизоморфны, так как граф изоморфен графу а – нет. Аналогично графы и неизоморфны.

Слайд 69






Пример Определим, какие из приведенных графов являются изоморфными.

Графы  и  неизоморфны, так как граф  изоморфен графу  а  – нет.
Описание слайда:
Пример Определим, какие из приведенных графов являются изоморфными. Графы и неизоморфны, так как граф изоморфен графу а – нет.

Слайд 70






Пример Определим, какие из приведенных графов являются изоморфными.

Графы  и  неизоморфны. В  имеется вершина степени 3 (вершина ), смежная с двумя  другими вершинами степени 3, а в  каждая вершина степени 3 является смежной только с одной вершиной степени 3.
Описание слайда:
Пример Определим, какие из приведенных графов являются изоморфными. Графы и неизоморфны. В имеется вершина степени 3 (вершина ), смежная с двумя другими вершинами степени 3, а в каждая вершина степени 3 является смежной только с одной вершиной степени 3.

Слайд 71






Пример Определим, какие из приведенных ниже графов являются изоморфными.

Подведем итоги: графы (a) и (c) изоморфны, а осталь- ные пары графов не являются изоморфными.
Описание слайда:
Пример Определим, какие из приведенных ниже графов являются изоморфными. Подведем итоги: графы (a) и (c) изоморфны, а осталь- ные пары графов не являются изоморфными.

Слайд 72





Изоморфизм графов
Принцип изоморфизма
Чтобы доказать, что два графа изоморфны, следует построить изоморфизм из одного графа на другой; 
чтобы доказать, что два графа неизоморфны, следует найти теоретико-графовое свойство, которым один граф обладает, а второй – нет.
Описание слайда:
Изоморфизм графов Принцип изоморфизма Чтобы доказать, что два графа изоморфны, следует построить изоморфизм из одного графа на другой; чтобы доказать, что два графа неизоморфны, следует найти теоретико-графовое свойство, которым один граф обладает, а второй – нет.



Похожие презентации
Mypresentation.ru
Загрузить презентацию