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平面图

一、定义

  • 如果一个图能画在平面上使得它的边仅在端点相交,则称这个图为可嵌人平面的,或称为平面图。平面图G的这样一种画法称为G的一个平面嵌人
    平面图定义
  • 一个平图\(G\)把平面划分成若干个连通区域,这些区域的闭包称为\(G\)。面边界回路的长度称为面的次数,记为\(Deg(f)\)\(d(f)\)
  • 每个平图恰有一个无界的面,称为外部面

二、相关性质和定理

2.1 面的次数之和与边数关系

\(\sum {d(f)} = 2\varepsilon\)

2.2 Euler公式

\(G\)是连通平图,则有:\(\nu - \varepsilon + \phi = 2\)

简单平面图存在一个度数小于5的顶点
# 三、判断方法
# 3.1 必要条件
1. 若\(G\)\(v \ge 3\)的简单平面图,则\(\varepsilon \le 3\nu - 6\)

  1. Euler公式

3.2 Kuratowski’s Theorem(库拉托夫斯基定理)

一个图是平面图当且仅当它不包含\(K_{3,3}\)\(K_5\)的剖分图.

剖分图:把\(G\)的边进行一系列剖分得到的图
K4剖分图
剖分图也可以这么理解:即用Path代替Edge。
把边\((u, v)\)删除,添加一个点\(w\),再添加两条边\((u,w)\)\((w, v)\),称之为初等细分
得到的新图和原图称之为是同胚(Homeomorphic)的

Platonic Solids(柏拉图体):柏拉图体1
顶点数、边数(棱数)、面数的关系
其中,\(v\)表示顶点数,\(e\)表示棱数,\(f\)表示面数,\(k\)为每个顶点的出发边的数目,\(l\)为每个面上边的数目,\(\sum deg(v) = 2e = fl = kv\).柏拉图体2