CĐ2 - Bài 9: Đường đi Euler và đường đi Hamilton
Lý thuyết chi tiết và bài tập có lời giải CĐ2 - Bài 9: Đường đi Euler và đường đi Hamilton — SGK Chuyên đề Toán 11 Kết nối tri thức.
I. Đường đi và Chu trình Euler
- Đường đi Euler: Đường đi đi qua mỗi cạnh của đồ thị đúng một lần.
- Chu trình Euler: Đường đi Euler khép kín (đỉnh đầu trùng đỉnh cuối).
- Đồ thị Euler: Đồ thị sở hữu chu trình Euler.
Cho $G$ là đồ thị vô hướng liên thông:
- $G$ có chu trình Euler $\Leftrightarrow$ Mọi đỉnh của $G$ đều có bậc chẵn.
- $G$ có đường đi Euler (không khép kín) $\Leftrightarrow G$ có đúng 2 đỉnh bậc lẻ (đường đi sẽ bắt đầu từ 1 đỉnh bậc lẻ và kết thúc ở đỉnh bậc lẻ còn lại).
II. Đường đi và Chu trình Hamilton
- Đường đi Hamilton: Đường đi đi qua mỗi đỉnh của đồ thị đúng một lần.
- Chu trình Hamilton: Chu trình đi qua mỗi đỉnh của đồ thị đúng một lần (trừ đỉnh đầu/cuối lặp lại).
- Đồ thị Hamilton: Đồ thị chứa chu trình Hamilton.
Nếu đơn đồ thị $G$ có $n \ge 3$ đỉnh và mọi đỉnh $v$ đều có $deg(v) \ge \dfrac{n}{2}$ thì $G$ là đồ thị Hamilton (chứa chu trình Hamilton).
🔷 Dạng 1: Kiểm tra tồn tại Đường đi & Chu trình Euler
- Tính bậc của tất cả các đỉnh trong đồ thị liên thông.
- Nếu tất cả đỉnh bậc chẵn $\Rightarrow$ Có chu trình Euler.
- Nếu có đúng 2 đỉnh bậc lẻ $\Rightarrow$ Có đường đi Euler.
- Nếu số đỉnh bậc lẻ khác 0 và khác 2 $\Rightarrow$ Không có đường đi Euler.
Đồ thị đầy đủ $K_4$ có chu trình Euler hay đường đi Euler không?
Xem lời giải
• $K_4$ có 4 đỉnh, bậc của mỗi đỉnh đều bằng 3 (số lẻ).
• Số đỉnh bậc lẻ là 4 (khác 0 và khác 2) $\Rightarrow K_4$ **không có chu trình Euler lẫn đường đi Euler**.
Đồ thị đầy đủ $K_5$ có chu trình Euler không?
Xem lời giải
• $K_5$ có 5 đỉnh, mỗi đỉnh bậc 4 (chẵn).
• Vì tất cả đỉnh có bậc chẵn nên $K_5$ **có chu trình Euler**.
📝 Thực hành — Dạng 1
Đồ thị liên thông $G$ có bậc các đỉnh là $2, 2, 3, 3, 4$. $G$ có đường đi Euler không?
Xem lời giải
Có đúng 2 đỉnh bậc 3 (bậc lẻ) $\Rightarrow G$ có đường đi Euler bắt đầu và kết thúc tại 2 đỉnh bậc 3 này.
Khi nào $K_n$ có chu trình Euler?
Xem lời giải
Mỗi đỉnh có bậc $n-1$. Để bậc chẵn thì $n-1$ chẵn $\Rightarrow n$ lẻ ($n = 3, 5, 7...$).
🔷 Dạng 2: Tìm Đường đi & Chu trình Euler cụ thể
Xuất phát từ một đỉnh (nếu có 2 đỉnh bậc lẻ thì xuất phát từ 1 trong 2 đỉnh đó). Đi qua các cạnh sao cho không đi qua **cầu** (cạnh mà nếu bỏ đi đồ thị bị mất liên thông) trừ khi không còn lựa chọn nào khác.
Cho đồ thị hình vuông $ABCD$ thêm đường chéo $AC$. Tìm một đường đi Euler của đồ thị.
Xem lời giải
• Bậc các đỉnh: $deg(A) = 3, deg(B) = 2, deg(C) = 3, deg(D) = 2$.
• Có đúng 2 đỉnh bậc lẻ là $A$ và $C$. Đường đi Euler xuất phát từ $A$ và kết thúc ở $C$.
• Một đường đi Euler: $A \to B \to C \to D \to A \to C$.
Cho đồ thị chu trình $C_4: A-B-C-D-A$. Chỉ ra chu trình Euler của nó.
Xem lời giải
Mọi đỉnh bậc 2 $\Rightarrow$ Chu trình Euler là $A \to B \to C \to D \to A$.
📝 Thực hành — Dạng 2
Cho tam giác $ABC$. Chỉ ra một chu trình Euler của đồ thị này.
Xem lời giải
$A \to B \to C \to A$.
Nếu đồ thị có 2 đỉnh bậc lẻ $u$ và $v$, đường đi Euler bắt đầu tại $u$ sẽ kết thúc ở đỉnh nào?
Xem lời giải
Bắt buộc kết thúc tại đỉnh $v$.
🔷 Dạng 3: Xác định Đường đi & Chu trình Hamilton
Tìm dãy các đỉnh $v_1, v_2, \dots, v_n$ sao cho tất cả các đỉnh phân biệt đều được viếng thăm đúng 1 lần.
Đồ thị đầy đủ $K_n$ ($n \ge 3$) có là đồ thị Hamilton không?
Xem lời giải
Có, vì giữa 2 đỉnh bất kì đều có cạnh nối $\Rightarrow v_1 \to v_2 \to \dots \to v_n \to v_1$ luôn là một chu trình Hamilton.
Cho đồ thị hình ngôi sao $S_4$ gồm 1 đỉnh trung tâm $O$ nối với 4 đỉnh $A, B, C, D$. Đồ thị này có đường đi hay chu trình Hamilton không?
Xem lời giải
Muốn đi giữa 2 đỉnh trong $\{A, B, C, D\}$ phải đi qua $O$. Nếu đi qua $O$ nhiều hơn 1 lần thì không phải Hamilton $\Rightarrow$ **Không có đường đi lẫn chu trình Hamilton**.
📝 Thực hành — Dạng 3
Chỉ ra 1 chu trình Hamilton trong khối lập phương $ABCD.A'B'C'D'$.
Xem lời giải
$A \to B \to C \to D \to D' \to C' \to B' \to A' \to A$.
Phân biệt sự khác nhau cơ bản giữa khái niệm Euler và Hamilton.
Xem lời giải
Euler liên quan đến việc đi qua mọi **CẠNH** 1 lần; Hamilton liên quan đến việc đi qua mọi **ĐỈNH** 1 lần.
🔷 Dạng 4: Bài toán vẽ nét liền & 7 cây cầu Königsberg
Một hình vẽ có thể vẽ bằng **một nét liền** không đè lên cạnh cũ khi và chỉ khi đồ thị tương ứng của nó có **chu trình Euler** hoặc **đường đi Euler** (tức là có 0 hoặc đúng 2 đỉnh bậc lẻ).
Bài toán 7 cây cầu ở thành phố Königsberg: Có 4 vùng đất được nối với nhau bởi 7 cây cầu có số bậc các vùng đất lần lượt là 3, 3, 3, 5. Có thể đi dạo qua tất cả 7 cây cầu đúng 1 lần rồi quay về chỗ cũ được không?
Xem lời giải
• Cả 4 đỉnh đều có bậc lẻ (3, 3, 3, 5).
• Vì số đỉnh bậc lẻ khác 0 và khác 2 nên đồ thị **không có đường đi Euler**. Do đó không thể thực hiện chuyến đi dạo như vậy.
Hình chiếc phong bì thư (hình chữ nhật có 2 đường chéo) có vẽ được bằng 1 nét liền không?
Xem lời giải
• Đồ thị gồm 5 đỉnh (4 góc và giao điểm 2 đường chéo $O$).
• 4 đỉnh góc bậc 3, giao điểm $O$ bậc 4 $\Rightarrow$ Có 4 đỉnh bậc lẻ $\Rightarrow$ **Không vẽ được bằng 1 nét**.
📝 Thực hành — Dạng 4
Hình ngôi sao 5 cánh có vẽ được bằng 1 nét không?
Xem lời giải
Có, vì tất cả các đỉnh giao nhau đều có bậc chẵn (bậc 4 hoặc 2).
Nếu thêm 1 cây cầu nữa vào bài toán Königsberg để thành 8 cây cầu thì có thể đi dạo qua tất cả các cầu đúng 1 lần không?
Xem lời giải
Tùy thuộc vào vị trí thêm cầu. Nếu thêm cầu nối 2 vùng đất bậc lẻ làm cho số đỉnh bậc lẻ giảm xuống còn 2 thì sẽ đi được.
📝 Bài tập tự luận — Tổng hợp
Bài 1. Đường đi Euler là gì?
Xem lời giải
Đường đi qua mỗi cạnh của đồ thị đúng 1 lần.
Bài 2. Đường đi Hamilton là gì?
Xem lời giải
Đường đi qua mỗi đỉnh của đồ thị đúng 1 lần.
Bài 3. Nêu điều kiện cần và đủ để đồ thị liên thông có chu trình Euler.
Xem lời giải
Tất cả các đỉnh đều có bậc chẵn.
Bài 4. Đồ thị có 2 đỉnh bậc lẻ thì có chu trình Euler không?
Xem lời giải
Không có chu trình Euler (chỉ có đường đi Euler không khép kín).
Bài 5. Nêu phát biểu Định lí Dirac về đồ thị Hamilton.
Xem lời giải
$n \ge 3$ và $deg(v) \ge n/2$ với mọi $v \Rightarrow$ Đồ thị Hamilton.
Bài 6. Đồ thị $K_3$ có chu trình Euler không?
Xem lời giải
Có, cả 3 đỉnh đều có bậc 2 (chẵn).
Bài 7. Đồ thị $K_3$ có chu trình Hamilton không?
Xem lời giải
Có, $A \to B \to C \to A$.
Bài 8. Điều kiện để một hình phẳng có thể vẽ được bằng 1 nét liền không nhấc bút?
Xem lời giải
Số đỉnh bậc lẻ bằng 0 hoặc 2.
Bài 9. Thuật toán Fleury dùng để làm gì?
Xem lời giải
Tìm đường đi hoặc chu trình Euler trong đồ thị.
Bài 10. Năm phát minh ra Lí thuyết đồ thị của Euler gắn với bài toán nào?
Xem lời giải
Bài toán 7 cây cầu ở Königsberg (năm 1736).
🎯 Bài tập trắc nghiệm tự luyện
Làm các câu hỏi sau để củng cố toàn bộ kiến thức về Đường đi Euler và đường đi Hamilton. Hệ thống sẽ hiển thị kết quả và lời giải chi tiết ngay khi bạn trả lời.
Ngân hàng câu hỏi trắc nghiệm Đường đi Euler & Hamilton
Hàng trăm câu hỏi ngẫu nhiên từ ngân hàng đề — kiểm tra và tự đánh giá năng lực ngay!
🚀 Làm bài trắc nghiệm →