四川大学离散数学（冯伟森版）课后习题答案习题参考解答（图论部分）

四川大学离散数学（冯伟森版）课后习题答案习题参考解答（图论部分）习题十1. 设G 是一个(n ，m)简单图。

证明：，等号成立当且仅当G 是完全图。

证明：（1）先证结论：因为G 是简单图，所以G 的结点度上限max(d(v)) ≤ n-1, G 图的总点度上限为max(Σ(d(v)) ≤ n ﹒max(d(v)) ≤ n(n-1) 。

根据握手定理，G 图边的上限为max(m) ≤ n(n-1)/2,所以。

（2） =〉G 是完全图因为G 具有上限边数，假设有结点的点度小于n-1,那么G 的总度数就小于上限值，边数就小于上限值，与条件矛盾。

所以，G 的每个结点的点度都为n-1，G 为完全图。

G 是完全图 =〉因为G 是完全图，所以每个结点的点度为n-1, 总度数为n(n-1)，根据握手定理，图G 的边数。

■2. 设G 是一个（n ，n +1）的无向图，证明G 中存在顶点u ，d （u ）≥3。

证明：反证法，假设,则G 的总点度上限为max(Σ(d(u)) ≤2 n ，根据握手定理，图边的上限为max(m) ≤ 2n/2=n 。

与题设m = n+1，矛盾。

因此，G 中存在顶点u ，d （u ）≥3。

■3．确定下面的序列中哪些是图的序列，若是图的序列，画出一个对应的图来: （1）（3，2，0，1，5）；（2）（6，3，3，2，2）（3）（4，4，2，2，4）；（4）（7，6，8，3，9，5）解：除序列（1）不是图序列外，其余的都是图序列。

因为在（1）中，总和为奇数，不满足图总度数为偶数的握手定理。

可以按如下方法构造满足要求的图：序列中每个数字ai 对应一个点，如果序列数字是偶数，那么就在对应的点上画ai/2个环，如果序列是奇数，那么在对应的点上画(ai-1)/2个环。

最后，将奇数序列对应的点两两一组，添加连线即可。

下面以（2）为例说明：(6 , 3, 3, 2, 2 ) 对应图G 的点集合V= { v 1,v 2,v 3,v 4,v 5}每个结点对应的环数(6/2, (3-1)/2, (3-1)/2, 2/2,2/2) = (3,1,1,1,1) v 1v 5v 3v 4v 2将奇数3，3 对应的结点v 2,v 3一组，画一条连线其他序列可以类式作图，当然大家也可以画图其它不同的图形。

■4．证明：在（n ，m ）图中。

证明：图的点度数是一组非负整数{d(v 1),d(v 2)…d(v n )}，那么这组数的算术平均值一定大于等于其中的最小值，同时小于等于其中的最大值。

对应到图的术语及为：最大值为，最小值为δ，平均值= (d(v 1)+d(v 2)…+d(v n ))/n = 2m/n,所以。

■5．证明定理10.2。

【定理10.2】对于任何（n ,m ）有向图G =（V ，E ），证明：有向图中,每条有向边为图贡献一度出度，同时贡献一度出度，所以总出度和总入度相等，并和边数相等。

因此，上述关系等式成立。

■6．设G 是（n ，m ）简单二部图，证明：。

证明：本题目，我们是需要说明n 阶的简单二部图的边数的最大值 = 即可。

设n 阶的简单二部图，其两部分结点集合分别为V1，V2,那么|V1| + |V2| = n 。

此种情况下，当G 为完全二部图时，有最多的边数，即max(m) = |V1||V2|,变形为，max(m) =( n-|V2|)|V2|.此函数的最大值及为n 阶二部图的边的上限值，其上限值为当|V2|=n/2 时取得。

及max(max(m)) = ,所以n 阶二部图(n,m), ■v 1 v 5v 3v 4v 2v 1v 5v 3v 4v 27. 无向图G 有21条边，12个3度数结点，其余结点的度数均为2，求G 的阶数n 。

解：根据握手定理有：21 =( 3Χ12 + 2(n-12))/2, 解此方程得n = 15■8．证明：完全图的点诱导子图也是完全图。

证明：方法1为证明此结论，我们先证两个引论：引论1：设G(V,E)为母图，,则G 的任意子图G'(V ’,E ’)是G 关于V ’的点诱导子图G''(V ’,E ’’)的子图。

引论2：引论1中G ’’(V ’,E ’’)的任意点诱导子图，也是G 图的点诱导子图。

证明：略，请读者证明。

设有完全图Kn( n ≥1),现根据其p 阶点诱导子图作归纳证明。

Kn 的1阶点诱导子图，显然是完全图，且都是K1图。

当n ≥2，Kn 的2阶点诱导子图，显然是完全图，且都是K2图假设Kn 的p(n >p >2)阶点诱导子图，为Kp 图，那么对任意的p+1阶点诱导子图G ，根据引理2结论，G 的任意p 阶点诱导子图G ’为Kn 的p 阶点诱导子图，且为Kp 图。

因此，G 必为Kp+1图。

根据以上论证可得原命题成立■ 方法2因为完全图的任意两个顶点均邻接，所以点导出子图任意两个顶点也邻接，为完全图。

■ 9．若，称G 是自补图。

确定一个图为自补图的最低条件；画出一个自补图来。

解：设G 为(n,m)图，为(n,m`)图，根据补图的定义有，至少应该满足m+m`=n(n-1)/2 (1) 根据同构的定义有，至少应该满足m=m` (2)(1),(2)联立求解得：m=n(n-1)/4, 及一个图为自补图，最低条件为结点数为4的倍数或为4的倍数加1。

图示略■10．判断图10.29中的两个图是否同构，并说明理由。

图9-1.15解：题中两个图不同构，因为左边图的唯一3度点有2个1度点为其邻接点，而右图唯一的3度点只有1个1度点为其邻接点。

因此这两个图不可能同构■11．证明：图10.30中的两个图是同构的。

图10.29解：略■12. 求具有4个结点完全图K 4的所有非同构的生成子图。

解：我们可以把生成子图按总度数不同进行分类，不同总度数的子图类决不同构。

总度数相同的子图类中，再去找出不同购的子图。

因此求解如下：Σd(v) = 0: (0,0,0,0) =2: (1,1,0,0)=4: (2,1,1,0) (1,1,1,1)=6: (3,1,1,1) (2,2,1,1)(2,2,2,0) =8: (2,2,2,2) (3,2,2,1) =10: (3,3,2,2) =12: (3,3,3,3)总共10个不同构生成子图■13. 设有向图D=如下图10.31所示。

(1) 在图中找出所有长度分别为1，2，3，4的圈(至少用一种表示法写出它们，并以子图形式画出它们)。

(2) 在图中找出所有长度分别为3，4，5，6的回路，并以子图形式画出它们。

解：(1)图10.30(2)子图略长度为三的回路：Ae 1Ae 1Ae 1A,Ae 1Ae 3De 2A,Ae 4Be 7Ce 5A,Ae 4Be 8Ce 5A长度为四的回路：AAAAA ，AAADA ，AABe 7CA,AABe 8CA,ABe 7CDA,ABe 8CDA长度为五的回路：AAAAAA,AAAADA,AAABe 7CA,AAABe 8CA,AABe 7CDA,AABe 8CDA, AADADA,AAAe 4Be 7Ce 5A,AAAe 4Be 8Ce 5A, ADAe 4Be 7Ce 5A,ADAe 4Be 8Ce 5A ■14. 试证明在任意6个人的组里，存在3个人相互认识，或者存在3个人相互不认识。

证明：设A 为6人中的任一人，那么A 要么至少与3人认识，要么至少与3人不认识，二者必居其一。

假设A 与B ，C ，D 三人认识，如果B ，C ，D 三人互不认识，结论成立如果B ，C ，D 三人中，至少有两人相互认识，则它们和A 一起，构成相互认识的3人，结论成立。

同理，A 至少与3人不认识，结论也成立。

因此，题设结论成立■15. 若u 和v 是图G 中仅有的两个奇数度结点,证明u 和v 必是连通的。

证明：反证法，假设u 和v 不连通，那么他们必然分布于此图的两个连通分支中。

那么它们将分别是各连通分支中唯一的奇数度结点。

根据握手定理，一个图中奇度点的个数为偶数。

而两个连通分支中，奇度点的个数为奇数。

矛盾。

矛盾的产生，是由于假设不连通导致的，因此，题设结论成立■16. 证明:G 是二部图当且仅当G 的回路都是偶长回路。

证明：设二部图G ，顶点分为两个集合V1 ，V2 充分性：先证明在二部图中，奇长路的道路的两个端节点一定分别在两个顶点集合中，对道路长度使用归纳法，（1）当道路长度为1是，根据二部图的定义，每条边的两个顶点分别在两个点集合中，结论成立（2）假设道路长度为2n-1 ( n ≥2)时结论成立（3）当道路长度为2n+1时，设P=v 1v 2…v 2n-1v 2n v 2n+1,在此路径上删除最后两个结点，那C=AAC=ADA C=Ae 4Be 7Ce 5AC=Ae 4Be 8Ce 5A C=Ae 4Be 7Ce 6De 2AC=Ae 4Be 8Ce 6De 2A么道路P将变为长度为2n-1的奇长道路，根据假设，v1,v2n-1分别在两个顶点集合中，那么v2n和v1在同一顶点集合中，而v2n+1和v1在不同顶点集合，结论成立因为G中的任何回路，写成道路的形式，起点和终点时一个结点，当然在同一个顶点集合中，因此长度必为偶数；必要性：（仅对连通分支证明）在图中任意取一点着色为白色，将和此点最短距离为奇数的点着色为黑点，为偶数的着色为白点，那么将结点分为白色和黑色连个点集，任何同色点之间没有边相连。

否则将形成奇数长度的回路，例如同色结点v1，v2 相邻，那么从初始着色点v开始通过最短路径可以形成如下回路v…v1v2…v,因为v…v1,v2…v长度和为偶数，那么回路v…v1v2…v长度为奇数，与题设矛盾。

所以是二部图17.设(n, m)简单图G满足,证明G必是连通图。

构造一个的非连通简单图。

证明：假设G不连通，分支G1，G2．．Ｇｋ，那么他们的边数的最大值ｍａｘ（ｍ）＝Σ（ｎｉ－１）ｎｉ／２≤Σ（ｎｉ－１）（ｎ－１）／２＝（ｎ－１）／２Σ（ｎｉ－１）＝（ｎ－１）（ｎ－ｋ）／２，所以，只有当k=1时，才能满足题设要求，G是连通图。

如果将顶点集合分成两个点集，|V1|=1，|V2|=n-1,构成如下的有两个分支的非连通简单图，G1=（1，0），G2=Kn-1,满足题设条件■18. 设G是阶数不小于3的连通图。

证明下面四条命题相互等价:(1）G无割边；(2) G中任何两个结点位于同一回路中；(3) G中任何一结点和任何一边都位于同一回路中；(4) G中任何两边都在同一回路中。

证明：（1）=〉（2）因为G连通，且G无割边，所以任意两个结点u,v，都存在简单道路p=u…wv.又因为G无割边，所以，删除边wv后，子图依然连通，即w,v存在简单道路p’,以此类推，可以找到一条核p每条边都不相同的p’’=v…u,这样p和p’’就构成了一条回路。