图论课件--平面图的判定与涉及平面性的不变量

平面与平面平行的判定PPT简介本文档将会介绍如何通过PPT进行平面与平面平行的判定。

该PPT将针对学生群体，以简单明了的方式讲解平面与平面平行的概念，并通过实例演示如何进行判定操作。

本文中的PPT操作与示例均基于PowerPoint 2016版本。

平面与平面平行平面是由无限多个点构成的二维图形，可以用一条或多条直线作为基本元素进行描述。

平面经常被用来描述三维空间中的物体表面，通过平面的交角可以判断物体间的位置关系。

平面平行指的是两个平面之间没有任何交点。

如果有交点，则称两个平面不平行。

平面平行是一种十分常见的几何关系，在工程、建筑等领域中也有广泛应用。

在三维空间中，平面与平面平行的判定操作是一项基本的几何操作，在很多实际问题中都具有重要意义。

下面将介绍如何利用PPT进行平面与平面平行的判定。

平面与平面平行的判定步骤1.平面方程平面方程是平面的一种标准化表示方法，通过一些参数来描述平面的特征。

常见的平面方程有点法式方程和截距式方程等。

在本文中，我们选择点法式方程来表示平面。

点法式方程可以表示为：Ax+By+Cz+D=0含义为平面上一点的坐标为(x,y,z)，法向量为(A,B,C)，D为常数。

2.法向量平面的法向量是垂直于平面的一条向量，可以根据平面方程求解。

法向量是判定平面与平面平行关系的重要基础。

求解法向量的方法可以通过计算两条平面的向量积得到：n = (a1b2 - a2b1, a2b0 - a0b2, a0b1 - a1b0)其中，(a0,a1,a2)和(b0,b1,b2)分别为两条平面的系数。

3.平行判定找到两个平面的法向量后，只需要判断两个法向量是否平行即可。

法向量平行意味着两个平面平行，反之则不平行。

两个向量平行的判定方法可以通过计算两个向量的夹角得到：如果夹角为0，则两个向量平行；如果夹角为180度，则两个向量相反。

在具体操作中，我们可以利用PPT来展示必要的计算过程，并通过示例演示判定过程。

17.4 平面图的对偶图
实线边图为平面图，虚线边图为其对偶图。
17.4 平面图的对偶图
从定义不难看出G的对偶图G*有以下性质： G*是平面图，而且是平面嵌入。 G*是连通图。 若边 e 为 G中的环，则 G*与 e对应的边 e* 为桥，若 e 为桥， 则G*中与e对应的边e*为环。 在多数情况下，G*为多重图（含平行边的图）。
i 1 i 1 k k
(17.1)
由于每个Gi 有一个外部面，而G只有一个外部面，所以G的面数 k r ri k 1
i 1
于是，对(17.1)的两边同时求和得
2k (ni mi ri ) ni mi ri n m r k 1
17.3 平面图的判断
例17.1 证明彼得松图不是平面图。
证 明
将彼得松图顶点标顺序，见图 (1)所示。 在图中将边(a,f), (b,g), (c,h), (d,i), (e,j)收缩，
所得图为图 (2)所示，它是K5，
由定理17.1彼得松图，令 G'=G-{(j,g),(c,d)} G‘如图 (3)所示，易知它与K3,3同胚， 由定理17.15可知，G为非平面图。
17.4 平面图的对偶图
一、对偶图的定义 定义17.6 设G是某平面图的某个平面嵌入，构造G的对偶图 G*如下： 在G的面Ri中放置G*的顶点vi* 。
设e为G的任意一条边，
若 e 在 G 的面 Ri 与 Rj 的公共边界上，做 G* 的边 e* 与 e 相交， 且e*关联G*的位于Ri与Rj中的顶点vi*与vj*，即e*=(vi*,vj*) ，e*不与其它任何边相交。 若e为G中的桥且在面Ri的边界上，则e*是以Ri中G*的顶点 vi*为端点的环，即e*=(vi*,vi*)。

第1节 平图与Euler公式
基本性质 性质1
10
若图 G 是平面图，则 G 的任何子图都是平面图。
性质2
性质3
若图 G 是非平面图，则 G 的任何母图都是非平面图。
若图 G 是平面图，则在 G 中添加重边或环边后所得之
图仍是平面图。
注：由以上定理知
(1) K n ( n ≤ 4 ) 和 K1,n (n ≥ 1) 及其所有子图都是平面图。 (2) 环边和重边不影响图的平面性。
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第1节 平图与Euler公式
定理3.1.2
14
平面图 G 中所有面的次数之和等于 G 的边数的
两倍，即
deg( f ) 2
i 1 i
r
其中 f1 , … , fr 是 G 的所有面。
证明：对
G 的任何一条边 e ，若 e 是两个面 fi 和 fj 的公共
边界，则在计算 fi 和 fj 的次数时， e 各提供了 1 ；若 e 只 是某一个面的边界，则在计算该面的次数时， e 提供了 2 。
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第2节 Kuratowski定理
定理3.2 (Kuratowski定理 1930)
24
P125
图G是平面图 G不含K5或K3,3的细分图。
根据Kuratowski定理，可以断定：所有树都是平面图。
补充 (Wager定理 1937)
P128
图G是平面图 G不含边收缩为K5或K3,3的子图。
定理3.1.4 设G是简单平面图，则G是极大的 ε= 3ν- 6。 推论3.1.4.1 设G是简单平面图，则 ε≤ 3ν- 6。 推论3.1.4.2 若图G是简单平面图，则δ≤5。 推论3.1.4.3 K5是非平面图。

定理4.6.6
f (Tn , t ) t (t 1)n1.
这由 (Tn ) 2即可得证。当 t 2时，f (Tn ,t) 2.
色数与色数多项式
定理 4.6.7
设i,j是G的不相邻结点，则
_
0
—0
f (G, t) f (Gij , t) f (Gij , t). 其中Gij ，Gij 由定义4.6.3给出
d0
，因此
(G' ) d0
1．即
d0
1 种颜
色可以对G '的结点着色，放回结点 vi 恢复成Ｇ，由
于d (vi ) d0 ，所以比有一种与 vi邻点都不同的颜色可
对vi 着色．
色数与色数Байду номын сангаас项式
定理 4.6.3 对于任意一个图G. γ(G) <= 1 + maxδ(G’) 其中δ(G’)是G的导出子图G’中结点的最小度, 极大是对所有的G’而言.
定理 4.5.4 若任何一个3-正则平面图的域可四着色,则任何 一个平面的域也可以四着色.
4.6 色数与色数多项式
定义 4.6.1 给定图G,满足相邻点结点着以不同颜色的最少 颜色数为G的色数,记为γ(G).
定义 4.6.2 给定图G,满足相邻边着以不同颜色的最少颜色 数目称为G的边色数,记为β(G).
色数与色数多项式
定理 4.6.1 一个非空图,γ(G) = 2,当且仅当它没有奇回路.
证明：充分性：在Ｇ中确定一个林 T '，其每个连通子
图都是树Ｔ， (T ) 2．由于每个回路都是偶回路．所
以加入每一条余树边都不会使结点着色发生变化，因
此 (G) 2．
必要性：如果Ｇ中有奇回路，则 (G) 3 ．矛盾．