图论2个点的距离

图 论

第一节 图的基本概念

引入：柯尼斯堡七桥问题，能否从A地发出，各座桥恰好通过一次，最后回到出发地A？

结论：1736年，数学家欧拉首先解决了这个问题，由此开创了图论研究。这事实上是欧拉图的“一笔画问题”。答案是否定的，因为，对于每一个顶点，不论如何经过，必须有一条进路和一条出路，与每一个顶点相邻的线（关联边）必须是偶数条（除起点和终点外），而此图中所有点都只有奇数条关联边。在后面的应用中，我们将专门讨论这个问题。 定义：简单讲，一个图是由一些点和这些点之间的连线组成的。严格意义讲，图是一种数据结构，定义为：graph=（V，E）。V是一个非空有限集合，代表顶点（结点），E代表边的集合，一般用（Vx，Vy）表示，其中，Vx，Vy属于V。

分类：如果边是没有方向的，称为“无向图”。表示时用一队圆括号表示，如：（Vx，Vy），（Vy，Vx），当然这两者是等价的。并且说边（Vx，Vy）依附于（相关联）顶点Vx和Vy。 如果边是带箭头的，则称为“有向图”，表示时用一队尖括号表示，此时与是不同的，如的起点为VX，终点为VY。有向图中的边又称为弧。起点称为弧头、终点称为弧尾。

相邻：若两个结点U、V之间有一条边连接，则称这两个结

图 论

第一节 图的基本概念

引入：柯尼斯堡七桥问题，能否从A地发出，各座桥恰好通过一次，最后回到出发地A？

结论：1736年，数学家欧拉首先解决了这个问题，由此开创了图论研究。这事实上是欧拉图的“一笔画问题”。答案是否定的，因为，对于每一个顶点，不论如何经过，必须有一条进路和一条出路，与每一个顶点相邻的线（关联边）必须是偶数条（除起点和终点外），而此图中所有点都只有奇数条关联边。在后面的应用中，我们将专门讨论这个问题。 定义：简单讲，一个图是由一些点和这些点之间的连线组成的。严格意义讲，图是一种数据结构，定义为：graph=（V，E）。V是一个非空有限集合，代表顶点（结点），E代表边的集合，一般用（Vx，Vy）表示，其中，Vx，Vy属于V。

分类：如果边是没有方向的，称为“无向图”。表示时用一队圆括号表示，如：（Vx，Vy），（Vy，Vx），当然这两者是等价的。并且说边（Vx，Vy）依附于（相关联）顶点Vx和Vy。 如果边是带箭头的，则称为“有向图”，表示时用一队尖括号表示，此时与是不同的，如的起点为VX，终点为VY。有向图中的边又称为弧。起点称为弧头、终点称为弧尾。

相邻：若两个结点U、V之间有一条边连接，则称这两个结

图论方法建模1 2 3 4 军用物资的运送 图的基本概念 简易公路建设方案 前线弹药供应

1 欧拉七桥问题18世纪在哥尼斯堡城(今俄罗斯加里宁格勒)有一条 名叫普莱格尔(Pregel)的河流横经其中，河上有7 座桥，将河中的两个岛和河岸连结。北岸

中心岛

东区

城中的居民经常沿 河过桥散步，于是 提出了一个问题： 能否一次走遍7座 桥，而每座桥只许 通过一次，最后仍 回到起始地点?

南岸

1736年欧拉把这个问题的物理背景变换并简化为一种 数学设计(称作图):即把每一块陆地用一个点来代 替，将每一座桥用连接相应的两个点的一条线来代替， 从而相当于得到一个图。欧拉证明了这个问题没有解， 并指出欧几里得几何并不适用于这个问题，因为桥不 涉及“大小”,也不能用“量化计算”来解决。

1 军用物资的运送孙子曰：“善用兵者，役不在籍，粮不三载，取用于 国，因粮于敌，故军食可足也。”

游击队之歌我们都是神枪手，每一颗子弹消灭一个敌人， 我们都是飞行军，哪怕那山高水又深。 在密密的树林里，到处都安排同志们的宿营地， 在高高的山岗上，有我们无数的好兄弟。 没有吃，没有穿，自有那敌人送上前， 没有枪，没有炮，敌人给我们造。 我们生长在这里，每一寸土地都是我们自己的， 无论谁要强

课 题：§1.5点到直线的距离公式

教学目标：

1、知识与技能

（1）让学生理解点到直线距离公式的推导过程 ，掌握点到直线距离公式及

其简单应用；

（2）通过由特殊到一般的归纳，培养学生探索问题的能力。 2、过程与方法

（1）通过推导公式方法的发现，培养学生观察发现、分析归纳、抽象概括、

数学表达等基本数学思维能力；

（2）在推导过程中，渗透数形结合、转化化归等数学思想以及特殊与一般

的方法.

3、情感态度与价值观

引导学生用联系与转化的观点看问题，体验在探索问题的过程中的受挫感和成功感，培养合作意识和创新精神。同时感受数学的形式美与简洁美，从而激发学习兴趣。

教学重点： 点到直线距离公式和简单应用． 教学难点： 点到直线距离公式的推导．

教学方法： 小组讨论、合作探究学习，教师启发讲授。 教学手段: 多媒体教学。 教学过程:

一、复习回顾

前面几节课，我们一起研究学习了两直线的位置关系，两直线的交点问题，两点间的距离公式。逐步熟悉了利用代数方法研究几何问题的思想方法. 问：1. 两直线的位置关系？2. 两直线的交点情况？3. 两点间的距离公式？

二、创设情境，引入课题

如图,在铁路的附近,有一大型仓库.现要修建一条公路与之连接起来.那么怎样设计能使公

课 题：§1.5点到直线的距离公式

教学目标：

1、知识与技能

（1）让学生理解点到直线距离公式的推导过程 ，掌握点到直线距离公式及

其简单应用；

（2）通过由特殊到一般的归纳，培养学生探索问题的能力。 2、过程与方法

（1）通过推导公式方法的发现，培养学生观察发现、分析归纳、抽象概括、

数学表达等基本数学思维能力；

（2）在推导过程中，渗透数形结合、转化化归等数学思想以及特殊与一般

的方法.

3、情感态度与价值观

引导学生用联系与转化的观点看问题，体验在探索问题的过程中的受挫感和成功感，培养合作意识和创新精神。同时感受数学的形式美与简洁美，从而激发学习兴趣。

教学重点： 点到直线距离公式和简单应用． 教学难点： 点到直线距离公式的推导．

教学方法： 小组讨论、合作探究学习，教师启发讲授。 教学手段: 多媒体教学。 教学过程:

一、复习回顾

前面几节课，我们一起研究学习了两直线的位置关系，两直线的交点问题，两点间的距离公式。逐步熟悉了利用代数方法研究几何问题的思想方法. 问：1. 两直线的位置关系？2. 两直线的交点情况？3. 两点间的距离公式？

二、创设情境，引入课题

如图,在铁路的附近,有一大型仓库.现要修建一条公路与之连接起来.那么怎样设计能使公

图论实验三个案例

单源最短路径问题 1.1 Dijkstra算法

Dijkstra算法是解单源最短路径问题的一个贪心算法。其基本思想是，设置一个顶点集合S并不断地作贪心选择来扩充这个集合。一个顶点属于集合S当且仅当从源到该顶点的最短路径长度已知。设v是图中的一个顶点，记l(v)为顶点

v到源点v1的最短距离，

Dijkstra算法：

?vi,vj?V，若

(vi,vj)?E，记vi到

vj的权

wij??。

① S?{v1},l(v1)?0；?v?V?{v1},l(v)??,i?1,S?V?{v1}； ② S??，停止，否则转③；

③

l(v)?min{l(v),d(vj,v)}，

vj?S，?v?S；

④ 存在vi?1，使l(vi?1)?min{l(v)}，v?S； ⑤ S?S?{vi?1}，S?S?{vi?1}，i?i?1，转②；

实际上，Dijkstra算法也是最优化原理的应用：如果v1v2?vn?1vn是从v1到vn的最短路径，则v1v2?vn?1也必然是从v1到vn?1的最优路径。

在下面的MATLAB实现代码中，我们用到了距离矩阵，矩阵第i行第j行元素表示顶点vi到

vj的权

wij，若vi到

vj无边，则

wij?realmax，其中realmax

精心整理

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【同步教育信息】

一.本周教学内容：

圆的方程；空间两点的距离公式

教学目的：

1.2.3.二.1.2.3.难点：

1.圆的标准方程的探寻过程和对圆的一般方程的认识。

2.通过圆心到直线的距离与半径的大小关系判断直线与圆的位置关系；通过两圆方程联立方程组的解来研究两圆位置关系。

3.确定点在空间直角坐标系中的坐标；空间距离公式的推导。

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知识分析：

（一）圆的标准方程

1.圆的定义：平面内到一定点的距离等于定长的点的轨迹叫做圆。定点叫圆的圆心，定长叫做圆的半径。

2.圆的标准方程：已知圆心为（a ，b ），半径为

r ，则圆的方程为222()()x a y b r -+-=。

（1（2（3，即(x a -（4因（5若点(x a -若点222()()x a y b r -+-<；

3.几种特殊位置的圆的方程

（二）圆的一般方程

任何一个圆的方程都可以写成下面的形式：

x y Dx Ey F 220++++= ①

精心整理

精心整理 将①配方得：

()()x D y E D E F +++=+-22442222 ②

当D E F 2240+->时，方程①表示以（

--D E 22，）为圆心，以12422D E F +-为半径的圆；

当

个点

（当（1（21.直线

为什么钓点之间要有适当的距离

钓点之间保持一定的距离是十分必要的。因为鱼中钩后会摩游，拉动钩线游得很远。特别是大鱼，窜劲更大，游得更远，鱼线很客易与其他鱼线绞缠，自己的钩线与不相识的钓鱼人的钩线绞缠在一起，容易与他人发生口角，即使是相识的钓友，搅了人家的窝子，也会不高兴。因此，自己的钓点应尽量与别人的钓点保持一定的距离。

因此．钓点之间应保持一定的距离。特别是与不熟悉的人同在一片水域钓鱼，更应注意这个问题。避免发生不愉快的事。

投钩怎样布阵

海竿钓鱼时用的是多把海竿，每把海竿的钩饵应投在不同的水域。目的有三个：一是了解水中鱼的分布情况，因为水域的深浅、气温的高低都会影响到鱼的游动，有的水域聚集的鱼较多，而有的水域几乎没鱼。将钩饵投在不同的钓点．就可以通过鱼的上钩率了解哪个窝点鱼较多，然后再将其他钓点的钩饵投到鱼较多的窝点：二是钩饵分布在不同的钓点，影响范围就大，鱼中钩的机会就多；三是便于起线遣鱼，防止因钩线集中发生绞线。

怎么样合理布阵呢?两把竿钓不存在布阵问题，两把竿离得远一些就行了；三把竿钓。

从这两种布阵图可以看出，鱼无论沿左右方向游，还是前后方向游，接近钩饵的机会较多。另外，起线遛鱼也会互不干扰，从而避免了因绞线带来的麻烦。

怎样才能投得远

国外的钓

图论

内容提要

第一章 图的基本概念

图的基本概念；二部图及其性质；图的同构；关联矩阵与邻接矩阵。 路、圈与连通图；最短路问题。 树及其基本性质；生成树；最小生成树。

第二章 图的连通性

割点、割边和块；边连通与点连通；连通度；Whitney定理；可靠通信网络的设计。

第三章 匹配问题

匹配与最大匹配；完美匹配；二部图的最大匹配；指派问题与最大权匹配。

第四章 欧拉图与哈密尔顿图

欧拉图；中国邮递员问题；哈密尔顿图；旅行商问题。

第五章 支配集、独立集、覆盖集与团

支配集、点独立集、点覆盖集、边覆盖集与团的概念及其求法。

第六章 图的着色问题

点着色；边着色；平面图；四色猜想；色多项式；色数的应用。

第七章 网络流理论

有向图；网络与网络流的基本概念；最大流最小割定理；求最大流的标号算法；最小费用流问题；最小费用最大流；网络流理论的应用。

主要参考书

[1] J.A. Bondy and U.S. Murty, Graph theory with applications, 1976, 有中译本（吴望名等译）。 [2] B.Bollobas, Modern graph theory (现代图论)，科学出版社，2001。 [

一、选择题（每小题2分，共50分）

1、设D??V,E?为有向图，则有（ A ）

(A) E?V?V (B) E?V?V (C)V?V?E (D) V?V?E

2、设G??V,E?为无环的无向图，V＝6，E?16，则G 是（D ）

(A) 完全图 (B) 零图 (C) 简单图 (D) 多重图

3、含有5个结点，3条边的不同构的简单图有（ C ）

(A) 2个 (B) 3个 (C) 4个 (D) 5个

4、设图G有n个结点，m条边，且G中每个结点的度数不是k就是k?1，则G中度为k的结点的个数是（ D ）

(A) n/2个 (B) n(n?1)个 (C)nk个 (D) n(k?1)?2m个

5、给定下列序列，哪一个可以构成无向简单图的结点度数序列（ B ）

(A) (1,1,2,2,3)