图论中的网络 · 中四

图论中的网络:例题(较易)

通过命名顶点与边、数出每个顶点的度数,并运用「度数之和等于边数两倍」这条规则来读懂网络。最适合初次接触图论术语的学生。

例题 1

一个图有顶点 A、B、C、D 和 E,边为 AB、AC、AD、BC 和 CE。请写出顶点数与边数,列出每个顶点的度数,并验证度数之和等于边数的两倍。

  1. 数顶点:A、B、C、D、E,共有 5 个顶点。
  2. 数列出的边:AB、AC、AD、BC、CE,共有 5 条边。
  3. A 的度数 = 与 A 相连的边 = AB、AC、AD → 3。
  4. B 的度数 = AB、BC → 2;C 的度数 = AC、BC、CE → 3。
  5. D 的度数 = AD → 1;E 的度数 = CE → 1。
  6. 度数之和 = 3 + 2 + 3 + 1 + 1 = 10,而 2 × 5 条边 = 10,两者相符。

例题 2

一个有向图有顶点 P、Q、R 和 S,有向边为 P→Q、P→R、Q→R、R→S 和 S→P。求每个顶点的出度与入度,并写出有向边的总数。

  1. 出度数的是离开顶点的箭头;入度数的是进入顶点的箭头。
  2. P:射向 Q 和 R → 出度 2;从 S 射入 → 入度 1。
  3. Q:射向 R → 出度 1;从 P 射入 → 入度 1。
  4. R:射向 S → 出度 1;从 P 和 Q 射入 → 入度 2。
  5. S:射向 P → 出度 1;从 R 射入 → 入度 1。
  6. 有向边总数 = 出度之和 = 2 + 1 + 1 + 1 = 5。

例题 3

一个由 9 台电脑组成的连通网络接成一棵树,任何地方都没有电缆回路。共用了多少条电缆?

请解释理由。

  1. 树是不含任何回路的连通图。
  2. 对任何树,边数 = 顶点数 − 1。
  3. 这里顶点就是 9 台电脑,所以 v = 9。
  4. 电缆数 = v − 1 = 9 − 1 = 8。

例题 4

一个图有五个顶点,度数分别为 3、3、2、2 和 2。求该图的边数。

  1. 所有度数之和等于边数的两倍:Σ 度数 = 2E。
  2. 把度数相加:3 + 3 + 2 + 2 + 2 = 12。
  3. 所以 2E = 12,得 E = 12 ÷ 2 = 6。

例题 5

一个图有 5 个顶点,每个顶点都与其他每个顶点恰好相连一次(完全图)。求边数。

  1. 在完全图中每个顶点都与其余 (n − 1) 个顶点相连,所以每个顶点的度数为 n − 1 = 4。
  2. 边数 = n(n − 1) ÷ 2。
  3. 代入 n = 5:5 × 4 ÷ 2 = 20 ÷ 2 = 10。

例题 6

在一个道路网络中,P 镇直接连到 Q、R、S 和 T 镇。Q 镇也直接连到 R 镇。

写出 P 的度数和 Q 的度数。

  1. 顶点的度数是与它相接的边的数目。
  2. P 连到 Q、R、S 和 T,共 4 条边,所以 P 的度数 = 4。
  3. Q 连到 P 和 R,共 2 条边,所以 Q 的度数 = 2。

例题 7

一个网络有一个中心枢纽 H,直接连接到四个点 W、X、Y 和 Z,没有其他连接。写出 H 的度数以及 W、X、Y、Z 各自的度数。

  1. H 与 W、X、Y、Z 相连,所以 H 的度数 = 4
  2. W、X、Y、Z 各自只与 H 相连,所以每个点的度数都是 1

例题 8

一个图有7条边。求所有顶点的度数之和。

  1. 度数之和 = 2 × 边数
  2. 度数之和 = 2 × 7
  3. 度数之和 = 14

资料来源:DSKP KSSM Mathematics Form 4 and 5 (Versi English)

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常见问题

网络(图论)简单题目主要考查哪些技能?

在简单难度,题目主要考查你能否正确读懂网络图,数清顶点(vertex)和边(edge)的数目,以及某个顶点的度数(degree),或根据文字描述补画简单的图。这类题目计算量不大,关键在于仔细数数,并理解“顶点的度数”就是与该顶点相连的边的数目,漏数或多数一条边是最常见的失分原因。

如何避免在简单网络图中出现粗心的计数错误?

建议给每个顶点标上字母,并在数边的过程中逐条打勾确认,而不是单靠肉眼扫视图形。数度数时要逐条追踪与该顶点相连的边,如果某个顶点上有一个自环(loop),它会给该顶点的度数贡献2,这个细节是许多学生第一次做题时容易漏掉的。

为什么即使是简单题目,把网络图画整齐也很重要?

图形太挤或线条交叉重叠,很容易让你数错边的数目或放错顶点的位置,而考官也需要清楚看到你的图形才能给分。建议把顶点分布得开一些,尽量用直线连接,并给每个顶点标上字母。

图形画得整齐,不仅方便自己检查,也能保住那些因为潦草作图而悄悄丢失的分数。

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