Bài 9: Đường đi Euler và đường đi Hamilton
Chu trình Euler, chu trình Hamilton và các ứng dụng trong thực tế — Chuyên đề Toán 11 Kết nối tri thức.
Bài 9: Đường đi Euler và đường đi Hamilton
I. Tóm tắt lý thuyết trọng tâm
- Đường đi Euler: Là đường đi qua tất cả các cạnh của đồ thị, mỗi cạnh đúng một lần.
- Chu trình Euler: Là chu trình Euler, đi qua mọi cạnh đúng một lần và trở về đỉnh xuất phát.
- Bài toán gốc: Bài toán 7 cây cầu ở thành phố Königsberg.
Minh họa bài toán 7 cây cầu Königsberg
Cho đồ thị vô hướng liên thông :
- có chu trình Euler Mọi đỉnh của đều có bậc chẵn.
- có đường đi Euler có đúng hai đỉnh có bậc lẻ. (Phải bắt đầu tại một đỉnh lẻ và kết thúc tại đỉnh lẻ còn lại).
- Đường đi Hamilton: Đường đi đi qua tất cả các đỉnh của đồ thị, mỗi đỉnh đúng một lần.
- Chu trình Hamilton: Chu trình Hamilton, đi qua mọi đỉnh đúng một lần (ngoại trừ đỉnh đầu và đỉnh cuối trùng nhau) và trở về điểm xuất phát.
- Đồ thị Hamilton: Một đồ thị có chu trình Hamilton.
II. Các dạng toán và ví dụ minh họa
- Kiểm tra tính Euler: Đếm bậc của các đỉnh. Nếu tất cả chẵn chu trình; nếu đúng 2 lẻ đường đi; nếu nhiều hơn 2 lẻ không có.
- Kiểm tra tính Hamilton: Dùng các định lí đủ (như định lí Dirac: với mọi thì đồ thị Hamilton).
- So sánh: Euler đi qua mọi cạnh, Hamilton đi qua mọi đỉnh.
Đồ thị đầy đủ có 4 đỉnh. Mỗi đỉnh kề với 3 đỉnh còn lại. Hỏi có đường đi Euler hay chu trình Euler không?
Xem lời giải
- Bậc của mỗi đỉnh là (số lẻ).
- Số đỉnh bậc lẻ là 4.
- Vì số đỉnh bậc lẻ lớn hơn 2, nên không có đường đi Euler và cũng không có chu trình Euler.
a) Hình vuông & 2 đường chéo
b) Hình bao thư
Hình vẽ nào sau đây có thể vẽ được bằng một nét (không nhấc bút, mỗi đoạn vẽ 1 lần)? a) Hình vuông có 2 đường chéo. b) Hình lá thư (hình chữ nhật có 2 đường chéo gặp nhau ở trung điểm).
Xem lời giải
Vẽ một nét tương đương với việc tìm đường đi/chu trình Euler.
- a) Hình vuông có 2 đường chéo: Tâm O là đỉnh bậc 4, các đỉnh vuông đều là bậc 3. Có 4 đỉnh lẻ không vẽ được.
- b) Hình thư: Các đỉnh phía trên/dưới bậc 3 (2 đỉnh), các đỉnh khác bậc chẵn. Có đúng 2 đỉnh lẻ vẽ được (bắt đầu từ 1 đỉnh bậc lẻ).
Xét đồ thị chu trình (5 đỉnh nối thành một vòng tròn). Đồ thị này có là đồ thị Hamilton không?
Xem lời giải
- Đồ thị có các đỉnh .
- Đường đi đi qua tất cả các đỉnh đúng 1 lần và quay về .
- Vậy là một chu trình Hamilton. Do đó là đồ thị Hamilton.
- (Thực tế, với luôn là đồ thị Hamilton).
III. Trắc nghiệm ôn tập
IV. Bài tập tự luận
Câu 1. Chứng minh rằng nếu đồ thị có chu trình Hamilton thì nó là đồ thị bảo toàn tính liên thông (bỏ một đỉnh bất kì đồ thị vẫn liên thông).
Lời giải
- Do có chu trình Hamilton, tất cả các đỉnh nằm trên một vòng tròn lớn.
- Khi bỏ 1 đỉnh, chu trình Hamilton bị ngắt thành một đường đi Hamilton đi qua tất cả số đỉnh còn lại.
- Vì luôn có đường đi giữa hai đỉnh bất kì trong số đỉnh còn lại, nên đồ thị vẫn liên thông.
Câu 2. Cho một bàn cờ vua . Một quân mã có thể đi qua tất cả các ô của bàn cờ, mỗi ô đúng một lần và quay lại vị trí ban đầu không? (Bài toán quân mã).
Lời giải
Đây là bài toán tìm chu trình Hamilton trên đồ thị mà các ô là đỉnh, các nước đi hợp lệ là cạnh. Câu trả lời là CÓ. Tồn tại rất nhiều chu trình Hamilton cho quân mã trên bàn cờ .
Câu 3. Tại sao đồ thị có cạnh treo (đỉnh bậc 1) không thể có chu trình Euler (nếu đồ thị có nhiều hơn 1 cạnh)?
Lời giải
- Chu trình Euler đòi hỏi mọi đỉnh phải có bậc chẵn.
- Đỉnh bậc 1 là bậc lẻ.
- Theo định lí Euler, đồ thị chứa đỉnh bậc lẻ không thể có chu trình Euler.
Luyện tập trắc nghiệm
Câu hỏi ngẫu nhiên từ ngân hàng đề — kiểm tra kiến thức ngay!
🚀 Làm bài trắc nghiệm →