Слайд 2Содержание
Введение
Что такое граф
«Дерево» в графах
Виды графов
Задача о кёнигсбергских мостах
Как используют графы
Несколько
задач теории графов
Заключение
Слайд 3Введение
Леонард Эйлер
Схема кёнигсбергских мостов
Слайд 4Что такое граф
Всем известно, что слово «граф» означает
дворянский титул,
например, граф Лев
Николаевич Толстой. В математике граф –
набор точек, некоторые из которых
соединены линиями. Точки именуются
вершинами графа, а отрезки – рёбрами.
На рисунке изображен граф, хорошо знакомый
москвичам. Это схема московского метро:
вершины – конечные станции и станции
пересадок, ребра – пути, соединяющие эти станции.
Слайд 5«Дерево» в графах
Слово «дерево» в теории графов
означает граф, в котором нет циклов, то есть в котором нельзя из некоторой вершины пройти по нескольким различным ребрам и вернуться в ту же вершину. Генеалогическое дерево будет деревом и в смысле теории графов, если в этом семействе не было браков между родственниками. На рисунке приведена часть генеалогического дерева греческих богов. Здесь его вершины – члены этого рода, а связывающие их отрезки – отношения родственности, ведущие от родителей к детям.
Слайд 6Виды графов
Связный
Плоский
Полный
Граф игры
Двудольный
Орграф
Изоморфные графы
Слайд 7Связный
– граф, из любой вершины которого существует путь по его
рёбрам в любую другую вершину
Слайд 8
Плоский
- граф, рёбра которого не пересекаются
Слайд 9Полный
- граф, у которого каждые две вершины соединены ребром
Слайд 10
Граф игры
– граф, вершины которого – ситуации, возникающие в процессе игры,
а рёбра связывают вершину с теми вершинами-ситуациями, которые могут сложиться после очередного хода
Слайд 11Двудольный
– граф, вершины которого распадаются на два множества, такие, что вершины
одного и того же множества не соединены между собой рёбрами.
Слайд 12Орграф
- граф, в котором все рёбра имеют направления.
Слайд 13
Изоморфные
графы – между вершинами, которых можно установить
взаимно однозначное соответствие, при котором вершинам, соединённым ребром, соответствуют вершины, также соединённые ребром.
Слайд 14Задача о кёнигсбергских мостах
В пределах города Кёнигсберга
река омывает два острова. С берегов на острова были перекинуты семь мостов. Издавна среди жителей была распространена такая загадка: как пройти по всем мостам, не проходя ни по одному из них дважды.
В 1736 году решая эту задачу Леонард Эйлер смог найти правило пользуясь которым легко определить, можно ли пройти по всем мостам, не проходя дважды ни по одному из них
Упрощённая схема мостов Граф кёнигсбергских мостов
Кёнигсберга
На упрощённой схеме части города (графе) мостам соответствуют линии (рёбра графа), а частям города - точки соединения линий (вершины графа). В ходе рассуждений Эйлер пришёл к следующим выводам:
Число нечётных вершин (вершин, к которым ведёт нечётное число рёбер) графа всегда чётно. Невозможно начертить граф, который имел бы нечётное число нечётных вершин.
Если все вершины графа чётные, то можно, не отрывая карандаша от бумаги, начертить граф, при этом можно начинать с любой вершины графа и завершить его в той же вершине.
Граф с более чем двумя нечётными вершинами невозможно начертить одним росчерком.
Император Кайзер Вильгельм решил задачу о кёнигсбергских мостах по своему. Он приказал построить ещё один мост. А задачу с восемью мостами теперь мог решить даже ребёнок.
Слайд 15.
Как используют графы
Графы часто используют для решения логических проблем, связанных с перебором вариантов.
Однако для шахмат и шашек такой граф будет очень большим, поскольку различные позиции в этих играх исчисляются миллионами. А вот для игры «крестики – нолики» на доске 3 * 3 соответствующий граф нарисовать не так уж трудно, хотя и он будет содержать несколько десятков (но не миллионов) вершин.
Свойства графов не зависят от того, соединены вершины отрезками или кривыми линиями. Это дает возможность изучения их свойств с помощью одной из молодых наук – топологии, хотя сами задачи теории графов являются типичными задачами комбинаторики.
Слайд 16Несколько задач теории графов
Задача об эйлеровом пути: найти
путь по ребрам графа, проходящий по каждому ребру ровно один раз.
Слайд 17 Хроматическое число графа
– наименьшее количество красок, с помощью которых можно так раскрасить вершины графа, что любые две вершины, соединенные ребром, окрашиваются при этом в разные цвета. Каково хроматическое число для этого графа?
Слайд 18Задачи Дьюдени:
1. Смит, Джонс и Робинсон работают в одной поездной
бригаде машинистом, кондуктором и кочегаром. Профессии их названы не обязательно в том же порядке, что и фамилии. В поезде, который обслуживает бригада, едут трое пассажиров с теми же фамилиями. В дальнейшем каждого пассажира мы будем почтительно называть «мистер»
2. М-р Робинсон живет в Лос-Анджелесе.
3. Кондуктор живет в Омахе.
4. М-р Джонс давно позабыл всю алгебру, которой его учили в колледже.
5. Пассажир – однофамилец кондуктора живет в Чикаго.
6. Кондуктор и один из пассажиров, известный специалист по математической физике, хотя в одну церковь.
7. Смит всегда выигрывает у кочегара, когда им случается встречаться за партией в бильярд.
Как фамилия машиниста?
Слайд 19
Здесь 1-5 – номера ходов, в скобках – номера пунктов задачи,
на основании которых сделаны ходы (выводы).
Далее следует из п.7, что кочегар не Смит, следовательно, Смит – машинист.
Слайд 20Заключение
В реферате рассмотрены математические графы, области их применения, решено несколько задач
с помощью графов. Знание основ теории графов необходимо в различных областях, связанных с управлением производством, бизнесом.