Презентация по дисциплине ЕН.01 "Математика" для групп 2 курса СПО в ГБПОУ КК "АМТ" по теме: "Основные понятия Теории графов". В данной презентации даны определения основных видов граф, в качестве примера рассматривается задача Эйлера. Закрепляется материал решением задач и построением граф.
Помните задачу из детства:
— необходимо нарисовать
открытый конверт, не отрывая
карандаша от бумаги, и не
проходя дважды по любой из
сторон?
Определение
Граф G — это совокупность двух
конечных множеств: множества
точек, которые
называются вершинами, и множества
пар вершин, которые
называются ребрами.
Ребра могут быть:
смежными - пара
неориентированных рёбер,
имеющих общую вершину.
кратными -вершины соединяются
более, чем одним ребром.
Если же концы одного ребра
совпадают, то такое ребро
называется петлей.
Степенью вершины называют
количество инцидентных ей ребер
(т.е. ребер, входящих в вершину).
При этом петли считают дважды.
таких
Теория графов зародилась в
ходе решения головоломок
двести с лишним лет назад.
Одной из
задач-
головоломок была задача о
кенигсбергских
мостах,
которая привлекла к себе
внимание Леонарда Эйлера
(1707-1783), долгое время
жившего и работавшего в
России (с 1727 по 1741 год и
с 1766 до конца жизни).
Задача Эйлера
Издавна среди жителей Кёнигсберга была
распространена такая загадка: как пройти по
всем мостам (через реку Преголя), не
проходя ни по одному из них дважды?
Многие пытались решить эту задачу как
теоретически, так и практически, во время
прогулок.
Для решения этой задачи
Эйлер вводит понятие
«графа» как множества
непересекающихся рёбер ,
соединяющих пары вершин.
Вот так выглядит этот граф,
если наложить вершины и
связи на карту города
Вывод: В графе, имеющим более
двух вершин с нечетной
степенью, такого обхода не
существует
П р а в и л о Э й л е р
П р а в и л о Э й л е р
а:а:
1.В графе, не имеющем вершин нечетных
степеней, существует обход всех рёбер
(причем каждое ребро проходится в
точности один раз) с началом в любой
вершине графа.
2.В графе, имеющем две и только две вершины
с нечетными степенями, существует обход с
началом в одной вершине с нечетной
степенью и концом в другой.
3.В графе, имеющим более двух вершин с
нечетной степенью, такого обхода не
существует
С графами встречаются:
С графами встречаются:
Виды графов
Ориентированный
Неориентированный
Взвешенный
2
3
1
5
ОриентированныйНеориентированныйВзвешенный
Неориентированный граф
–
в котором связи не
направлены.
Маша
Петя
Таня
Саша
Катя
Аня
Коля
Миша
Граф
дружбы
МашаПетяМишаКоляАняКатяТаняСашаГраф дружбы
Ориентированный граф –
в котором связи направлены.
Рождени
е
Юность
Зрелость
Старость
Граф жизни
Смерть
РождениеЮностьЗрелостьСтаростьСмертьГраф жизни
Взвешенный граф в котором
рёбра содержат дополнительную
информацию.
10
5
1
+9
-5
-7
-1
8
9
+2
-1
7
6
+9
0
-6
189105760
Взвешенный граф
союз
СССР
война
США
война
ЯПОНИЯ
война
война
ГЕРМАНИЯ
союз
СССРГЕРМАНИЯСШАЯПОНИЯ
Граф-дерево
Деревом называется любой
связный граф, не имеющий
циклов.
Так выглядит схема участников в Олимпийских
играх.
Чемпион
Финалисты
Полуфиналисты
Четвертьфиналисты
Первоначальные
игроки
Так выглядит схема участников в Олимпийских играх.
Иерархический граф
Иерархия – это расположение частей или элементов целого в
порядке от высшего к низшему. Это – граф отношения
подчиненности в школе:
Директор
Заместитель
директора
Учителя
Ученики
Иерархия – это расположение частей или элементов целого в порядке от высшего к низшему. Это – граф отношения подчиненности в школе:ДиректорЗаместитель директораУченикиУчителя
Если в графе существуют кратные
ребра, то есть вершины соединены
более чем одним ребром, то такой
граф называется мультиграфом.
Если в графе существуют еще и
петли, то такой граф
называется псевдографом.
Итак, виды графов:
Ориентированный
Неориентированный
Взвешенный
Иерархический
Дерево
Мультиграф
Псевдограф
Задача:
На пришкольном участке растут 8
деревьев: яблоня, тополь, береза,
рябина, дуб, клен, лиственница и
сосна. Рябина выше лиственницы,
яблоня выше клена, дуб ниже березы,
но выше сосны, сосна выше рябины,
береза ниже тополя, а лиственница
выше яблони. Расположите деревья от
самого низкого к самому высокому.
Задача:
У Наташи есть 2 конверта: обычный
и авиа, и 3 марки: прямоугольная,
квадратная и треугольная.
Сколькими способами Наташа
может выбрать конверт и марку,
чтобы отправить письмо?
Задача.
В бутылке, стакане, кувшине и банке
находятся молоко, лимонад, квас и вода.
Известно, что вода и молоко не в бутылке,
сосуд с лимонадом стоит между кувшином и
сосудом с квасом, в банке не лимонад и не
вода. Стакан стоит около банки и сосуда с
молоком. Куда налита каждая жидкость?
Начертим таблицу:
Молоко Лимонад Квас
Вода
Бутылка
Стакан
Кувшин
Банка
Бутылка
Стакан
Кувшин
Банка
Молоко Лимонад Квас
-
-
-
+
-
-
+
-
+
-
-
-
Вода
-
+
-
-
1. Вода и молоко не в бутылке.
2. В банке не лимонад и не вода.
3. Молоко Банка Стакан. (?)
4. В кувшине молоко, поэтому везде, кроме молока, ставим -.
5. Тогда понятно, что квас налит в банку.
6. Вода в стакане.
7. Лимонад в бутылке.
Решение с помощью графа:
Красными линиями соединим вершины, которые не могут быть связаны друг с другом.
Синими линиями соединим вершины, которыми возможно могут быть
связаны друг с другом.
Зелеными линиями соединим вершины, которые связаны друг с другом.
БУТЫЛКА
СТАКАН
БАНКА
КУВШИН
МОЛОКО
ЛИМОНА
Д
КВАС
ВОДА
Ответ: бутылка-лимонад, стакан-вода, банка-квас, кувшин-молоко.
БУТЫЛКАСТАКАНБАНКАКУВШИНМОЛОКОЛИМОНАДКВАСВОДА
Графы придают условиям задачи наглядность,
упрощают решение, выявляют сходство задач.
Сейчас в любой отрасли науки и техники
встречаешься с графами:
Электротехники при
построении
электрических схем
Тур-компании при
систематизации
маршрутов
Вывод:
Граф — это
совокупность двух конечных множеств:
множества точек, которые называются
вершинами, и множества пар вершин, которые
называются ребрами. Степенью вершины
называется число ребер, которым принадлежит
вершина. С помощью графов часто упрощается
решение задач, сформулированных в различных
областях знаний: в автоматике, электронике,
физике, химии и др.
Составить граф
1) (1, 2), (2, 3), (3, 1), (3, 5),(5, 4), (4,
2) (1, 3) , (2, 1), (3, 2), (3, 4), (4, 5),
3).
(5, 3).
Задача: (дополнительно)
В группе учатся 40 студентов. Из них по
русскому языку имеют «пятерки» 19 человек,
по математике – 17 человек и по информатике –
22 человека. Только по одному предмету имеют
«пятерки»: по русскому языку – 4 человека, по
математике – 4 человека, по информатике – 11
человек. Семь студентов имеют «пятерки» и по
математике и по информатике, а 5 студентов –
«пятерки» по всем предметам. Сколько человек
учится без «пятерок»? Сколько человек имеют
«пятерки» по двум из трех предметов?