平面图
平面图的基本概念
- 平面图:若能将无向图
无边相交地画在平面上,称 为平面图或可平面图。 - 平面嵌入:画出的无边相交的平面图称为平面嵌入。
- 非平面图:不能画出无边相交的平面图的图称为非平面图。
面与次数
- 面:由
的平面嵌入所分割出的区域称为面。 - 无限面或外部面:无穷大的面。用
表示。 - 有限面或内部面:有限大的面。用
表示。
- 无限面或外部面:无穷大的面。用
- 边界:面
是包围它的边的组成的回路组。 - 次数:面
的次数是与边界的长度,即边数,记作 。
握手定理
在平面图中,各面的次数之和等于边数的两倍。
极大平面图
极大平面图:在平面图
极大平面图的性质
极大平面图是连通的,且
极小非平面图
极小非平面图:在非平面图
极小非平面图必为简单图。
欧拉公式
设
欧拉公式的推论
若
由握手定理可得,对于联通的平面图,有
其中
证明:
根据握手定理和极大平面图的性质,可得 设
若
注意,此推论为简单平面图的必要条件,不是充分条件。
设
用反证法证明。
平面图的判断
插入 度顶点与消去 度顶点
- 插入
度顶点:设 为 的一条边, 与 之间插入一个顶点 ,并将 替换为 和 两条边,称作在 中插入 度顶点 。 - 消去
度顶点:设 为 的一个 度顶点, 与 和 相连,将 与 和 相连的两条边替换为一条边 ,并删除 ,称作在 中消去 度顶点 。
同胚
若
平面图判定定理
是平面图 不含同胚于 或 的子图。 是平面图 中无 可 收缩的 或 子图。
平面图的对偶图
设
的每个面 对应 的一个顶点 。 的每条边对应 的一条边。即若 是 和 的边界,则 和 之间有一条边。 - 若
是 的边界且是桥,即 只属于 ,则 与自身有一条边。
- 若
对偶图的性质
也是平面图,且是平面嵌入。 是连通图。 - 若
是连通图,则 。 中的环对应 中的桥, 中的桥对应 中的环。 。 - 设
中的顶点 位于 的面 的内部,则 。
若
轮图
轮图定义如下: 在
- 当
为奇数时,称为 奇阶轮图。 - 当
为偶数时,称为 偶阶轮图。
轮图是自对偶图