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今天我们来证明一个重要的图论定理:如果G是n阶无向欧拉图,其中n大于等于2,那么G中不存在桥。首先让我们理解基本概念。欧拉图是连通的且所有顶点度数都为偶数的图。桥是指移除后会增加连通分量数的边。
我们使用反证法来证明这个定理。假设欧拉图G中存在一条桥,记为边e等于u逗号v。根据桥的定义,移除这条边后,原本连通的图G会分裂成两个或更多的连通分量,使得图不再连通。
现在我们分析移除桥后顶点度数的变化。在原欧拉图G中,所有顶点的度数都是偶数,包括u和v。当我们移除桥e等于u逗号v后,顶点u和v的度数都减少1,从偶数变成奇数。而图中其他顶点的度数保持不变,仍然是偶数。这样,图被分成两个连通分量C1和C2。
现在我们应用握手定理来寻找矛盾。握手定理指出,在任何无向图中,所有顶点度数之和等于边数的两倍,这意味着奇度顶点的个数必须是偶数。但在连通分量C1中,只有顶点u的度数是奇数,其他顶点的度数都是偶数。这样奇度顶点的个数是1,这是一个奇数,与握手定理矛盾。
通过反证法,我们成功证明了这个重要定理。我们假设欧拉图中存在桥,然后发现移除桥后会产生奇度顶点,这违反了握手定理。因此我们的假设是错误的,从而证明了欧拉图中不存在桥。这个定理揭示了欧拉图的一个重要性质:连通性非常强,没有关键边会破坏图的连通性。