Lektion 6 Grafteori (pdf)
Transcription
Lektion 6 Grafteori (pdf)
Matematik 5 Grafteori Andreas Lindahl www.andreaslindahl.net Centralt innehåll Dagens lektion behandlar följande moment i det centrala innehållet: • Begreppet graf, olika typer av grafer och dess egenskaper samt några kända grafteoretiska problem. Miniräknare Andreas Lindahl www.andreaslindahl.net Grundläggande begrepp i grafteorin Graf: Ett antal prickar förbundna med streck. Detta för att göra en modell över hur personer, moment eller saker förhåller sig till varandra. Andreas Lindahl www.andreaslindahl.net Grundläggande begrepp i grafteorin Nod (hörn): En knutpunkt Kant (båge): Förbindelsen mellan två noder Grannar: Två noder som har en kant mellan sig . Andreas Lindahl www.andreaslindahl.net Grundläggande begrepp i grafteorin En vandring: hur man går i grafen från nod till nod via kanterna. e Vi betecknar det som: a-b-c-d d En väg: är en vandring där man bara passerar en kant en gång. Andreas Lindahl www.andreaslindahl.net b a c Grundläggande begrepp i grafteorin En stig: är en väg där man bara passerar en nod en gång. En krets: är en väg som är sluten, dvs börjar och slutar i samma nod. e d c e b a a d Andreas Lindahl www.andreaslindahl.net b c Grundläggande begrepp i grafteorin En cykel: är en sluten stig. En nods grad: är antalet kanter som går ut ifrån noden. e a c e b a d Andreas Lindahl www.andreaslindahl.net b c Grundläggande begrepp (övning) a) Hur många hörn respektive kanter har grafen? b) Hur många grader har hörn D och B? c) Hur många kretsar kan du bilda? Miniräknare Andreas Lindahl www.andreaslindahl.net Grundläggande begrepp (övning) • Rita en graf med 4 hörn och därefter så många kanter som möjligt. • Gör sedan samma sak med 5 och 6 hörn. Miniräknare Andreas Lindahl www.andreaslindahl.net Hamiltonstig och -cykel Hamiltonstig. En stig som besöker varje hörn i grafen exakt en gång. Hamiltoncykel: en sluten hamiltonstig. Andreas Lindahl www.andreaslindahl.net Eulerväg och -krets Eulerväg. En väg som går via varje kant i grafen exakt en gång. Eulerkrets: en sluten Eulerväg. Miniräknare Andreas Lindahl www.andreaslindahl.net Grundläggande begrepp (övning) Finn en Hamiltoncykel i grafen. Miniräknare Andreas Lindahl www.andreaslindahl.net Grundläggande begrepp (övning) Finn en Eulerkrets i Grafen. Miniräknare Andreas Lindahl www.andreaslindahl.net Modellering Figur Upptäcka mönster Hörn Kant Nod med udda grad Andreas Lindahl www.andreaslindahl.net Nod Euler Euler med väg krets jämn grad Königsbergs sju broar I Königsberg finns två öar i staden. Till öarna finns sju broar. Invånarna roade sig med att under sina söndagspromenader försöka gå över varje bro exakt en gång. Skulle det gå? Andreas Lindahl www.andreaslindahl.net Fyrfärgsproblemet Tänk dig att du har en karta med områden ex länder, kommuner. Antag att du vill färglägga kartan så att två områden som gränsar till varandra alltid har olika färg. Hur många färger behövs det för att klara alla kartor? Detta problem formulerades i slutet av1800-talet och först 1976 bevisades det att med hjälp av datorer att det räcker med fyra färger. Miniräknare Andreas Lindahl www.andreaslindahl.net Handelsresandes problem En handelsresande ska besöka ett vist antal städer. I vilken ordning ska städerna besökas för att få så kort resväg som möjligt. 18 km 32 km 21 km 19 km 25 km Miniräknare Andreas Lindahl www.andreaslindahl.net Uppspännande träd (och Kruskals algoritm) Om du ska bygga elledning mellan städerna A,B,C, D och E så vill du ha så låg kostnad som möjligt. I grafen finns det tal som anger kostnaden av att bygga ledning mellan de olika städerna. Hur ska vi dra ledningarna? Andreas Lindahl www.andreaslindahl.net Uppspännande träd Andreas Lindahl www.andreaslindahl.net Tidsplanering En ruta= en § vecka G:2 D A C E I B G Andreas Lindahl www.andreaslindahl.net F H