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握手定理
核心概念
握手定理:在任意图中,所有顶点的度数之和等于边数的两倍。
直接推论(奇点定理):图中度为奇数的顶点个数必为偶数。
直观理解 · 动手试试
握手定理的名字来自一个画面:一群人互相握手,统计"每个人握手的次数之和"。每一次握手都被两个人各记一次,所以这个总和必然是握手总次数(边数)的两倍——一定是偶数。
由此立刻得到一个反直觉却极有用的事实:奇数度的顶点必成对出现。因为总度数是偶数,而偶数度的顶点贡献偶数,要让总和仍为偶数,奇数度顶点的个数就只能是偶数。无数"能不能恰好两两配对/连线"的问题,都靠这一句话定生死。
握手定理
6 人,每人握手 3 次
人度3
人度3
人度3
人度3
人度3
人度3
度数之和 = 6 × 3 = 18
度数和为偶数,握手次数(边数)= 18/2 = 9。
6
3
每次握手被两人各记一次,所以度数之和必为偶数(= 2×握手数)。当人数与握手数都为奇数时,总和为奇,根本不可能实现。
一个图有 个顶点,度数分别为 ,求边数。
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答: 9 条边
某班 个人,能否每个人都恰好与其中 个人是朋友?
▸查看解答步骤
答: 不可能
即时练习
一个图所有顶点度数之和为 ,它有多少条边?
。
一个图有 个顶点,每个顶点度都是 ,求边数。
度数和 ,故 。
一个图中可以恰好有 个顶点的度为奇数。
奇数度的顶点个数必为偶数,不可能是 。
个人能否每人都恰好与其他 个人握过手?
那样会有 个奇数度顶点(奇数个),违反奇点定理,不可能。
握手定理 成立是因为?
每条边为它的两个端点各贡献 1 度每个顶点只有一条边图一定是连通的图一定是完全图每条边连接两个顶点,被两端各记一次度,故度数和是边数的 倍。
易错点
- 忘了乘 。 度数之和是边数的两倍,不是边数本身。
- 误以为奇数度顶点不能存在。 它们可以存在,只是个数必须为偶数。
- 建模漏掉"互相"。 朋友/握手是双向关系,对应无向边,两端都记度。