🛠️ Công cụ

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.

📖 Lý thuyết ✍️ Dạng toán & bài tập 🎯 Trắc nghiệm

Bài 9: Đường đi Euler và đường đi Hamilton

I. Tóm tắt lý thuyết trọng tâm

📋 1. Đường đi và Chu trình Euler
  • 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.
Bờ Bắc (A)Bờ Nam (B)CD

Minh họa bài toán 7 cây cầu Königsberg

⚡ 2. Định lí Euler về đồ thị Euler

Cho đồ thị vô hướng liên thông GG:

  • GGchu trình Euler \Leftrightarrow Mọi đỉnh của GG đều có bậc chẵn.
  • GGđường đi Euler \Leftrightarrow GG có đúng hai đỉnh có bậc lẻ. (Phải bắt đầu tại một đỉnh lẻ và kết thúc tại đỉnh lẻ còn lại).
📋 3. Đường đi và Chu trình Hamilton
  • 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

📌 Kỹ năng làm bài Euler/Hamilton
  1. Kiểm tra tính Euler: Đếm bậc của các đỉnh. Nếu tất cả chẵn \to chu trình; nếu đúng 2 lẻ \to đường đi; nếu nhiều hơn 2 lẻ \to không có.
  2. Kiểm tra tính Hamilton: Dùng các định lí đủ (như định lí Dirac: deg(v)n/2deg(v) \geq n/2 với mọi vv thì đồ thị Hamilton).
  3. So sánh: Euler đi qua mọi cạnh, Hamilton đi qua mọi đỉnh.
🔍 Ví dụ 1: Xác định tính Euler
V1V2V3V4

Đồ thị đầy đủ K4K_4 có 4 đỉnh. Mỗi đỉnh kề với 3 đỉnh còn lại. Hỏi K4K_4 có đường đi Euler hay chu trình Euler không?

💡 Xem lời giải
  • Bậc của mỗi đỉnh là deg(v)=41=3deg(v) = 4 - 1 = 3 (số lẻ).
  • Số đỉnh bậc lẻ là 4.
  • Vì số đỉnh bậc lẻ lớn hơn 2, nên K4K_4 không có đường đi Euler và cũng không có chu trình Euler.
🔍 Ví dụ 2: Ứng dụng vẽ hình một nét

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 \Rightarrow 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 \Rightarrow vẽ được (bắt đầu từ 1 đỉnh bậc lẻ).
🔍 Ví dụ 3: Đồ thị Hamilton

Xét đồ thị chu trình C5C_5 (5 đỉnh nối thành một vòng tròn). Đồ thị này có là đồ thị Hamilton không?

💡 Xem lời giải
  • Đồ thị C5C_5 có các đỉnh v1,v2,v3,v4,v5v_1, v_2, v_3, v_4, v_5.
  • Đường đi v1v2v3v4v5v1v_1 \to v_2 \to v_3 \to v_4 \to v_5 \to v_1 đi qua tất cả các đỉnh đúng 1 lần và quay về v1v_1.
  • Vậy C5C_5 là một chu trình Hamilton. Do đó C5C_5 là đồ thị Hamilton.
  • (Thực tế, CnC_n với n3n \geq 3 luôn là đồ thị Hamilton).

III. Trắc nghiệm ôn tập

Câu 1:Đồ thị liên thông có 4 đỉnh bậc lẻ thì:
Câu 2:Chu trình nào đi qua mỗi CẠNH của đồ thị đúng một lần?
Đúng / Sai
Câu 3Xét tính đúng sai của các khẳng định sau:
a)Mọi đồ thị Hamilton đều là đồ thị Euler.
b)Đồ thị đầy đủ $K_n$ luôn có chu trình Hamilton với $n geq 3$.
c)Đồ thị có chu trình Euler khi tất cả các đỉnh bậc chẵn.
d)Đường đi Euler bắt đầu tại 1 đỉnh lẻ, kết thúc tại đỉnh lẻ kia.
Câu 4:Tìm số đỉnh bậc lẻ của một đồ thị để nó có một đường đi Euler nhưng không có chu trình Euler.

IV. Bài tập tự luận

📝 Bài tập tự luyện

Câu 1. Chứng minh rằng nếu đồ thị GG 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 8×88 \times 8. 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 8×88 \times 8.

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 →
Miễn phí · Không giới hạn lần làm
📑 Mục lục