人教版初中数学《第29章图论初步》竞赛专题复习(含答案)(2)

2018-12-27 18:30

dn)称为图G的度序列.利用度序列解题是一种重要方法.

29.1.13*** 有一个团体会议,有100人参加.其中任意四个人都至少有一个人认识三人.问:该团体中认识其他所有人的成员最少有多少?

解析 先把问题翻译成图论语言.把该团体的成员视为顶点.对于任意两个顶点u、v所代表的成员,当且仅当彼此认识,则在u、v之间联一条边(即相邻).得到一个含100个顶点的简单图G.已知条件是,图G中任意四个顶点中都至少有一顶点和其他三个顶点相邻.要求图G中度为99的顶点个数的最小值m.

当图G是完全图时,每个顶点的度都是99,所以有100个度为99的顶点.

当图G是非完全图时,图G中必有两个不相邻的顶点u和v.显然d?u?≤98,d?v?≤98.因此图G中度为99的点的个数l≤98.

如果G中除u和v外另有两个顶点x、y不相邻,则u、v、x和y中不存在和其他三个顶点都相邻的顶点,与题意矛盾.因此G中除u、v外任意两个顶点相邻.这说明对G中除u、v外的任意点x,均有d?x?≥97.

如果G中除u、v外的任何x都和u、v相邻,则d?x??99.此时G中度为99的顶点个数为98. 设G中除u、v外有个顶点x和u、v不都相邻,则有G的性质知,G中除u、v、x外的任意顶点y和

u、v、x都相邻.因此d?u?≤98,d?v?≤98,d?x?≤98,d?y?=99.所以G中度为99的顶点个数为

97.

这表明含100个顶点的简单图G中,如果任意四个顶点中必有一个顶点和其他三个顶点都相邻,那么G中至少有97个度为99的顶点.

回到原问题,即得:该团体中认识其他所有人的成员最少是97个.

评注 本题中的成员数100改为任意的n,其他条件不变,则结论为该团体至少有n?3人认识其他所有人.

29.1.14*** 毕业舞会有男女学生各n人参加,n?2.每个男生都和一些但不是全部的女生跳过舞,每个女生也都和一些但非全部的男生跳过舞.证明:总有两名男生B1、B2和两名女生G1、G2,使得B1和G1,B2和G2跳过舞,但B1和G2,B2和G1都未跳过舞.

解析 用顶点表示参加舞会的学生,男生的全体用X来表示,女生的全体用Y来表示.对任意的x、y,当且仅当所表示的男生和女生跳过舞时令x、y相邻.X的顶点之间以及Y的顶点之间都不相邻. 已知对任意的x、y,都有0?d?x??n,0?d?y??n,要证明图G中含有两条没有公共端点的边.

设x1是X中度最大的顶点,在与x1不相邻的Y的顶点中任选y2.由于y2和x1不相邻,且0?d?y??n,所以y2和X中某个x2相邻.如果x2和所有与x1相邻的顶点相邻,则d?x2?≥d?x1??1,与x1是X中度最大的顶点矛盾.因此,必有y1是x1的顶点但和x2不相邻.于是边x1y1、x2y2没有公共端点. 评注 本题解法有一定典型性,抓住图G中度最大的顶点来解决问题.当然,有时也可以从图G中度最小的顶点入手.

29.1.15*** 设A1,A2,A3,…,A6是平面上的6点,其中任3点不共线.如果这些点之间任意连结了13条线段,求证:必存在4点,它们每两点之间都有线段连结.

解折 将已连结的13条线段全染成红色,还未连上的两条用蓝线连上(因为所有两点连一线段时应该共有15条).于是必有一个同色三角形,现在的蓝色线只有两条,所以同色三角形必为红色的.不妨设△A1A2A3是红色的.

A1A6A3A5A4A2

从A4、A5、A6引向△A1A2A3顶点各有3条,这9条线段中最多只有2条蓝色,起码有7条是红色的,因此,或者是A4,或者是A5,或者是A6,引向△A1A2A3顶点的线段全是红色.比如说,A4A1、A4A2、A4A3全是红色,那么4点A1、A2、A3、A4的每2点连线全是红色的,命题得证.

29.1.16** 在某城有若干栋(>2)独家住宅,其中每栋住宅住有1人.在一个好天气,每个人都将自己的家搬迁了一次.搬迁后每家仍住1人,只是大家都调换了住宅.证明:在搬迁之后,可将这些住宅分别漆上蓝色、绿色和红色,使得对于每个主人来说,他的新居和旧居颜色不一样.

解析 将住宅一一编号,使得第一座住宅搬出来的人住进第二座住宅,第二座住宅出来的人住进第三座住宅……于是一定存在一个自,使得第矗座住宅搬出的人住进第1座住宅.这是个人形成一个“圈”.如果志为偶数,显然只需要2种颜色,如果&是奇数,3种颜色足够了.然后再考虑其他人,最后形成一个个互相独立的“圈”(当然也可能只有一个),每个圈独自处理即可.

29.1.17*** 某俱乐部共有99名成员,每一个成员都声称只愿意和自己认识的人一起打桥牌.已知每个成员都至少认识67名成员.证明一定有4名成员,他们可以在一起打桥牌.

解析 作一个图G:用99个点表示99名成员,如果两名成员相互认识,就在相应的两个顶点之间连一条边.已知条件是:对任意顶点v,d?v?≥67.欲证G中含有一个4阶完全图K4.

在G中任取一个顶点u,由于d?u?≥67,所以存在顶点v,使得与v相邻且与u不相邻的顶点至多为(99-1-67=)31个.同样,与v不相邻且与u相邻的顶点也至多31个.于是图G中至少有(99-31-31-2=)35个顶点和u、v均相邻.如图所示,设顶点x和顶点u、v均相邻.由于d?x?≥67,并且G中至多只有(3l+31+2=)64个不同时和u、v均相邻的顶点,因此顶点x至少还和一个与u、v均相邻的顶点y相邻.从而u、v、x、y是4个两两相邻的顶点.于是命题得证.

uv…≤31……≥35…≤31

评注l 若将题中的67人改为66人,则不一定能找出4个互相认识的人来.反例如图所示.将顶点集V分成三个子集{v1,v2,…,v33},{v34,v35,…,v66},{v67,v68,…,v99).同一个子集中任意

两顶点均不相邻,不同子集中的任意两点均相邻.显然每个顶点的度都是66,任意4点中,至少有2点属于同一子集,从而它们不相邻.也就是说图中不存在两两相邻的4顶点.

评注2 本题可推广为:

?2n?俱乐部有n(n≥4)人,其中每人都至少认识其中的???1个人,则在这n个人中必定可以找到4个

?3?人,他们是两两认识的.

29.1.18*** 已知五个城市两两相连所得的10条道路中,至少有一个交叉路口,如图(a).又已知三个村庄和三个城市相连所需的9条道路中,至少有一个交叉路口,如图(b).利用上述结论,问:用15条道路把六个城市两两相连,至少会产生多少个交叉路口?


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