由节点数 V=7,边数 E=8,能连接成图的环数和周长为多少?画出 各种周长时能连接成所有不同构的图及图所对应的运动链。
时间: 2024-06-05 16:11:24 浏览: 113
首先,由于 $E=8$,这个图肯定不是一个树,因为树必须满足 $E=V-1$。因此,这个图至少有一个环。
我们可以尝试枚举周长 $L$,从小到大计算有多少个不同构的图满足周长为 $L$。注意到周长为 $L$ 的图至少要有 $L/2$ 条边,因此我们只需要考虑 $L\leq 2V$ 的情况。
当 $L=3$ 时,只有一种图,即一个三角形。
当 $L=4$ 时,有两种图:一个正方形或者一个菱形。
当 $L=5$ 时,只有一种图,即一个五边形。
当 $L=6$ 时,有两种图:一个六边形或者一个由两个三角形组成的图。
当 $L=7$ 时,只有一种图,即一个由三个边长度相等的线段组成的图。
当 $L=8$ 时,有两种图:一个由四个边长度相等的线段组成的正方形,或者一个由一个三角形和一个五边形组成的图。
当 $L=9$ 时,只有一种图,即一个由三个四边形组成的图。
当 $L=10$ 时,有两种图:一个由五个边长度相等的线段组成的五边形,或者一个由一个六边形和一个四边形组成的图。
当 $L=11$ 时,只有一种图,即一个由五个边长度相等的线段和一个三角形组成的图。
当 $L=12$ 时,有两种图:一个由六个边长度相等的线段组成的六边形,或者一个由一个六边形和两个三角形组成的图。
当 $L=13$ 时,只有一种图,即一个由六个边长度相等的线段和一个五边形组成的图。
当 $L=14$ 时,有两种图:一个由七个边长度相等的线段组成的七边形,或者一个由一个七边形和一个正方形组成的图。
当 $L=15$ 时,只有一种图,即一个由七个边长度相等的线段和一个三角形组成的图。
当 $L=16$ 时,有两种图:一个由八个边长度相等的线段组成的八边形,或者一个由一个八边形和一个菱形组成的图。
当 $L=17$ 时,只有一种图,即一个由八个边长度相等的线段和一个五边形组成的图。
当 $L=18$ 时,只有一种图,即一个由九个边长度相等的线段组成的九边形。
当 $L=19$ 时,只有一种图,即一个由九个边长度相等的线段和一个三角形组成的图。
当 $L=20$ 时,只有一种图,即一个由十个边长度相等的线段组成的十边形。
因此,我们得到了所有可能的周长和对应的图。注意到对于周长相同的两个图,它们有可能是同构的(即通过旋转或翻转可以得到相同的图),也有可能不同构。因此,我们需要检查每个周长下所有不同构的图。
具体来说,我们可以从一个简单的图开始,然后枚举所有可能的边和节点的排列方式,判断它们是否构成了一个合法的图。如果是,我们就检查这个图是否与之前已经找到的图同构。如果不同构,我们就将这个图加入到当前周长下的图集合中。
最后,我们可以统计一下所有周长下不同构的图的数量,以及所有图中包含的环的数量。注意到一个包含 $n$ 个节点的环可以被看作是一个长度为 $n$ 的排列,因此总环数为:
$$
\sum_{n=3}^{7} \frac{(n-1)!}{2n} = \frac{1}{6}(2+3+4+5+6) = \frac{5}{3}
$$
其中 $(n-1)!/2n$ 表示长度为 $n$ 的排列中等价的排列数(即旋转和翻转后相同的排列数),除以 $2n$ 是为了去除相同的排列。
最后,我们可以将所有周长下的图和它们的运动链画出来,如下图所示(其中红色的线段表示当前运动链的位置):
![image.png](attachment:image.png)
注意到这些图并不是全部不同构的图,因为有些图可以通过旋转和翻转得到相同的图。但是这些图可以代表所有不同构的图。
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