平面图
重点:1、平面图的概念,
2、常见的非平面图 , ,
3、平面图中面的次数与边数关系 ,
4、平面图的欧拉公式 。
1、定义:一个图 如果能以这样的方式画在平面上:除顶点处外没有边交叉出现,则称 为平面图,画出的没有边交叉出现的图称为 的一个平面嵌入或 的一个平面图。
例1、
以上图中,(1)即 图,(2)是(1)的平面嵌入,故(1)是平面图。
(4)是(3)的平面嵌入,故(3)是平面图。
(5)即 图,无论怎样画,都不可能将交叉的边全去掉,(6)是(5)的一种画法。同样,(7)即 图,无论怎样画,也不可能将交叉的边全去掉,(8)是(7)的一种画法。故 和 都不是平面图。
2、极大平面图,极小非平面图。
极大平面图——若在平面图 中任意不相邻的两个顶点之间再加一条边,所得图为非平面图,则 为极大平面图。
极小非平面图——若在非平面图 中任意删除一条边后,所得图是平面图,则 为极小非平面图。
例如: , 为极大平面图, 和 都是极小非平面图。
1、定义:设 是一个连通的平面图 (指 的某个平面嵌入),
面——平面图的区域 (回路围成的),
无限面 (外部面)——面积无限的区域,记 ,
有限面 (内部面)——面积有限的区域,
边界——包围面的边 (回路),
次数——面 边界的长度,记 。
若 是非连通的平面图,设 有 个连通分支,则 的无限面 的边界由 个回路形成。
例2、
如上图所示的连通平面图,共有 个面 ,其中 的边界 , , 的边界 , , 的边界为复杂回路 , 。
注意:(1) 一个平面图的无限面只有一个。
(2) 同一个平面图可以有不同形状的平面嵌入 (互相同构)。
(3) 不同的平面嵌入可能将某个有限面变成无限面,而将无限面变成有限面。
例3、
图(2),(3)都是图(1)的平面嵌入,图(2)中, ,图(3)中, ,它们虽然形状不同,但都与(1)同构。
2、平面图中面次数与边数的关系。
( 为面数)
3、欧拉公式。
设 为连通的平面图,顶点数为 ,边数为 ,面数为 ,则
如例3中,图(1) , ,则 。