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 - 1Удаляется ребро, ведущие к этой вершине:
Р → Р - 1В 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!