Давайте разберёмся подробно с этой задачей по графам и плоскости:
Дано:
- Плоский связный граф
- Обозначения:
В — число вершин графа
Р — число рёбер графа
Г — число граней, на которые граф разбивает плоскость
Э = В – Р + Г — характеристика Эйлера для плоского графа
Задача:
- Удалить из графа висячую вершину (то есть вершину, которая соединена только с одной соседней вершиной) и ребро, ведущие к ней.
- Нужно определить, как изменятся В, Р, Г, и Э после этого.
Шаг 1. Что происходит при удалении висячей вершины и ребра?
Обозначим:
- В — исходное число вершин
- Р — исходное число рёбер
- Г — исходное число граней
- Э — исходная характеристика Эйлера
Поскольку вершина висячая, она соединена с графом только одним ребром, то есть:
- Вершина содержит 1 ребро,
- Вершина имеет степень 1 (количество рёбер, исходящих из неё).
Шаг 2. Какие изменения в графе?
Удаляется одна вершина:
В → В - 1
Удаляется ребро, ведущие к этой вершине:
Р → Р - 1
В вершине и ребре больше ничего не меняется, так как удаляются только одна вершина и одно ребро.
Шаг 3. Как изменится число граней Г?
Для плоских графов существует формула Эйлера:
[
В - Р + Г = 2
]
или
[
Г = 2 - В + Р
]
Это — характеристика Эйлера для связных плоских графов.
После удаления вершины и ребра:
- Новое число вершин: (\ V' = V - 1 )
- Новое число рёбер: (\ R' = R - 1 )
Подставим в формулу:
[
Г' = 2 - V' + R' = 2 - (V - 1) + (R - 1)
]
Раскроем скобки:
[
Г' = 2 - V + 1 + R - 1 = (2 + 1 - 1) - V + R = 2 - V + R
]
Но это — исходное значение Г! То есть:
[
Г' = Г
]
Вывод: Число граней не меняется при удалении висячей вершины и рёбра.
Шаг 4. Как изменится характеристика (\ Э )?
Напомню, что:
[
Э = В - Р + Г
]
После удаления вершины и ребра:
[
Э' = V' - R' + Г' = (V - 1) - (R - 1) + Г
]
Раскроем скобки:
[
Э' = V - 1 - R + 1 + Г = V - R + Г
]
Это — первоначальное значение (\ Э ):
[
Э' = Э
]
Вывод: Значение Эйлеровой характеристики (\ Э ) не меняется.
Итак, окончательные результаты:
| Параметр |
Изменение |
Итоговые значения |
| (V) |
Уменьшается на 1 |
(V' = V - 1) |
| (R) |
Уменьшается на 1 |
(R' = R - 1) |
| (Г) |
Не меняется |
(Г' = Г) |
| (\ Э) |
Не меняется |
(\ Э' = Э) |
Если нужно, могу предоставить более подробное объяснение или рассмотреть дополнительные случаи!