← All Others topics← หัวข้อ Others ทั้งหมดFree libraryคลังเรียนฟรี
Lesson notes & every answer, in textสรุปบทเรียนและเฉลยทุกข้อ แบบข้อความ

Introduction to Networksเครือข่ายเบื้องต้น

Year 10 · NSW Stage 5 · free step-by-step lesson, every question with its answer and the reason behind itบทเรียนฟรีทีละขั้น ทุกข้อมีเฉลยและเหตุผลกำกับ

1. Wordsคำศัพท์

What is a network?เครือข่าย (network) คืออะไร

Add up all the degreesบวกดีกรีของทุกจุด

  1. $S=2+3+4+3+2$$S$ is the sum of the degrees of A, B, C, D and E.$S$ คือผลรวมดีกรีของ A, B, C, D และ E
  2. $=14$
  3. $2\times7=14$G has $7$ edges. Two times $7$ is also $14$.G มีเส้นเชื่อม $7$ เส้น · $2$ คูณ $7$ ก็ได้ $14$ เหมือนกัน

Sum of degrees = 2 × number of edges.ผลรวมดีกรี = 2 × จำนวนเส้นเชื่อม

  1. How many edges does network G have?เครือข่าย G มีเส้นเชื่อมกี่เส้น?
    Answer:เฉลย: $7$Name every edge: $AB,\ AC,\ BC,\ BD,\ CD,\ CE,\ DE$ Seven pairs of letters, so $7$ edges.เรียกชื่อทุกเส้น: $AB,\ AC,\ BC,\ BD,\ CD,\ CE,\ DE$ ได้ตัวอักษร $7$ คู่ จึงมี $7$ เส้น
  2. The degree of a vertex is the number of edges that touch it. Press Play to count it for C. Now find the degree of B.ดีกรี (degree) ของจุดยอด คือจำนวนเส้นเชื่อมที่แตะจุดนั้น · กดเล่นเพื่อดูการนับที่ C · แล้วหาดีกรีของ B
    Answer:เฉลย: $3$Edges at B: $BA,\ BC,\ BD$เส้นที่แตะ B: $BA,\ BC,\ BD$

2. Isomorphic graphsกราฟไอโซมอร์ฟิก

Same joins, different drawing.เส้นเชื่อมชุดเดียวกัน แต่วาดต่างกัน

Same network, different drawingเครือข่ายเดียวกัน วาดต่างกัน

  1. Which vertex of H matches C in G?จุดยอดไหนของ H คู่กับ C ของ G?
    Answer:เฉลย: $W$Match the degree 4s: $C\leftrightarrow W$ C and W are the only vertices of degree $4$.จับคู่ดีกรี 4: $C\leftrightarrow W$ C กับ W เป็นจุดยอดดีกรี $4$ เพียงจุดเดียวของแต่ละกราฟ
  2. Press Play. Each vertex of G slides to its partner in H. Does any edge appear or disappear?กดเล่น · จุดยอดแต่ละจุดของ G เลื่อนไปที่คู่ของมันใน H · มีเส้นเชื่อมเพิ่มขึ้นหรือหายไปไหม?
    Answer:เฉลย: Noไม่มีMoving keeps the joins: $AB\to UV,\ \ AC\to UW,\ \ CE\to WY$ The edges stretch, but each join stays. That is what isomorphic means.ขยับจุดแล้ว เส้นยังต่อเหมือนเดิม: $AB\to UV,\ \ AC\to UW,\ \ CE\to WY$ เส้นยืดได้ แต่การต่อไม่เปลี่ยน · นี่คือความหมายของไอโซมอร์ฟิก
  3. M and N both have $5$ vertices and $5$ edges. Are they isomorphic?M และ N มีจุดยอด $5$ จุด และเส้นเชื่อม $5$ เส้นเท่ากัน · สองกราฟนี้ไอโซมอร์ฟิกกันไหม?
    Answer:เฉลย: Noไม่ใช่Degree lists differ: $M:\ 2,\ 2,\ 2,\ 2,\ 2$   $N:\ 1,\ 2,\ 2,\ 2,\ 3$ Careful: the same degree list still does not prove isomorphic. You must match the edges.รายการดีกรีไม่ตรงกัน: $M:\ 2,\ 2,\ 2,\ 2,\ 2$   $N:\ 1,\ 2,\ 2,\ 2,\ 3$ ระวัง: รายการดีกรีตรงกันก็ยังไม่พอ · ต้องจับคู่เส้นเชื่อมด้วย

3. Planar graphsกราฟเชิงระนาบ

Planar = it CAN be drawn with no crossings.เชิงระนาบ = วาดได้โดยไม่มีเส้นตัดกัน

What does planar mean?เชิงระนาบ (planar) แปลว่าอะไร

  1. To decide if a graph is planar, what matters?จะบอกว่ากราฟเป็นกราฟเชิงระนาบไหม ต้องดูอะไร?
    Answer:เฉลย: Whether it can be drawn with no crossingsวาดได้โดยไม่มีเส้นตัดกันหรือเปล่าOne good drawing is enough: $K:\ \ 1\to0$ You only need to find one drawing with no crossings.มีรูปดีรูปเดียวก็พอ: $K:\ \ 1\to0$ ขอแค่หารูปที่ไม่มีเส้นตัดกันได้หนึ่งรูป
  2. In drawing 1 the two diagonals cross. There is no vertex where they cross, like a bridge over a road. How many vertices does K have?ในรูปที่ 1 เส้นทแยงสองเส้นตัดกัน · ตรงจุดตัดไม่มีจุดยอด เหมือนสะพานข้ามถนน · K มีจุดยอดกี่จุด?
    Answer:เฉลย: $4$A crossing is not a vertex: $P,\ Q,\ R,\ S$จุดตัดไม่ใช่จุดยอด: $P,\ Q,\ R,\ S$
  3. Press Play. Only P moves, into the triangle. After P moves, how many edges does K have?กดเล่น · มีแค่ P ที่ขยับเข้าไปในสามเหลี่ยม · หลัง P ขยับ K มีเส้นเชื่อมกี่เส้น?
    Answer:เฉลย: $6$Moving keeps every edge: $PQ,\ QR,\ RS,\ SP,\ PR,\ QS$ Moving vertices is allowed. Removing or adding an edge is not.ขยับแล้วเส้นยังครบ: $PQ,\ QR,\ RS,\ SP,\ PR,\ QS$ ขยับจุดยอดได้ · แต่ลบหรือเพิ่มเส้นเชื่อมไม่ได้
  4. Here edge QS goes round the outside, not through the middle. Is this still a drawing of K?รูปนี้เส้น QS อ้อมไปด้านนอก ไม่ผ่านตรงกลาง · ยังเป็นรูปของ K อยู่ไหม?
    Answer:เฉลย: Yesใช่Bending removes a crossing: $PQ,\ QR,\ RS,\ SP,\ PR,\ QS$ Same $6$ joins. Bending an edge is a second way to remove a crossing.ดัดเส้นก็ลบจุดตัดได้: $PQ,\ QR,\ RS,\ SP,\ PR,\ QS$ เส้นเชื่อม $6$ เส้นเดิม · การดัดเส้นเป็นอีกวิธีที่ลบจุดตัดได้
  5. Your turn. Drag the vertices until the crossings reach $0$. Stuck? Press Show me. Is this graph planar?ลองเอง · ลากจุดยอดจนจุดตัดเหลือ $0$ · ถ้าติด กดดูเฉลย · กราฟนี้เป็นกราฟเชิงระนาบไหม?
    Answer:เฉลย: Yesใช่0 crossings proves planar: $7\to0$จุดตัด 0 พิสูจน์ว่าเป็นเชิงระนาบ: $7\to0$

4. Facesหน้า (face)

Count the regions, and the outside.นับบริเวณ และนับด้านนอกด้วย

Not every graph is planarไม่ใช่ทุกกราฟจะเป็นกราฟเชิงระนาบ

A face is a region the edges cut out. Count the faces of G.หน้า (face) คือบริเวณที่เส้นเชื่อมแบ่งไว้ · นับหน้าของ G

  1. $1$Face 1: the triangle ABC.หน้าที่ 1: สามเหลี่ยม ABC
  2. $1+1=2$Face 2: the triangle BDC.หน้าที่ 2: สามเหลี่ยม BDC
  3. $2+1=3$Face 3: the triangle CDE.หน้าที่ 3: สามเหลี่ยม CDE
  4. $3+1=4$The region outside the network is a face too.บริเวณด้านนอกเครือข่ายก็นับเป็นหน้าด้วย

G has $4$ faces: $3$ inside and $1$ outside.G มี $4$ หน้า: ข้างใน $3$ และด้านนอก $1$

  1. A graph is drawn with $3$ crossings. Does that prove it is not planar?กราฟหนึ่งวาดออกมามีจุดตัด $3$ จุด · แบบนี้พิสูจน์ได้ไหมว่าไม่ใช่กราฟเชิงระนาบ?
    Answer:เฉลย: Noไม่ได้One drawing proves nothing: $K:\ \ 1\to0$   $K_5:\ \ 5\to1$รูปเดียวพิสูจน์ไม่ได้: $K:\ \ 1\to0$   $K_5:\ \ 5\to1$
  2. Use the redrawn K, with P inside the triangle. How many faces does it have?ใช้ K ที่วาดใหม่ ซึ่ง P อยู่ในสามเหลี่ยม · มีกี่หน้า?
    Answer:เฉลย: $4$3 inside + 1 outside: $3+1=4$ข้างใน 3 + ด้านนอก 1: $3+1=4$

5. Euler's formulaสูตรของออยเลอร์

$v+f=e+2$ for every connected planar graph.$v+f=e+2$ ใช้ได้กับกราฟเชิงระนาบที่เชื่อมต่อกันทุกกราฟ

Euler's formula: $v+f=e+2$สูตรของออยเลอร์: $v+f=e+2$

This works for every connected planar graph.ใช้ได้กับกราฟเชิงระนาบที่เชื่อมต่อกันทุกกราฟ

Check $v+f=e+2$ for Gตรวจ $v+f=e+2$ กับ G

  1. $v+f=5+4$Put in $v=5$ and $f=4$.แทน $v=5$ และ $f=4$
  2. $=9$
  3. $e+2=7+2$Put in $e=7$.แทน $e=7$
  4. $=9$Both sides are $9$.ทั้งสองข้างได้ $9$

A connected planar graph has $6$ vertices and $9$ edges. Find the number of faces.กราฟเชิงระนาบที่เชื่อมต่อกันมีจุดยอด $6$ จุด และเส้นเชื่อม $9$ เส้น · หาจำนวนหน้า

  1. $v+f=e+2$Write the formula first.เขียนสูตรก่อน
  2. $6+f=9+2$Put the numbers in.แทนตัวเลข
  3. $6+f=11$Take $6$ from both sides.ลบ $6$ ทั้งสองข้าง
  4. $f=5$The graph has $5$ faces.กราฟนี้มี $5$ หน้า

A connected planar graph has $12$ edges and $6$ faces. Find $v$.กราฟเชิงระนาบที่เชื่อมต่อกันมีเส้นเชื่อม $12$ เส้น และ $6$ หน้า · หา $v$

  1. $v+f=e+2$Write the formula first.เขียนสูตรก่อน
  2. $v+6=12+2$Put the numbers in.แทนตัวเลข
  3. $v+6=14$Take $6$ from both sides.ลบ $6$ ทั้งสองข้าง
  4. $v=8$A cube is a graph like this: $8$ corners, $12$ edges, $6$ faces.ลูกบาศก์เป็นกราฟแบบนี้: มุม $8$ มุม ขอบ $12$ เส้น หน้า $6$ หน้า
  1. Check it for K: $v=4$, $e=6$, $f=4$. What is $v+f$?ตรวจกับ K: $v=4$, $e=6$, $f=4$ · $v+f$ ได้เท่าไร?
    Answer:เฉลย: $8$Both sides match: $v+f=4+4$   $=8$   $e+2=6+2$   $=8$สองข้างเท่ากัน: $v+f=4+4$   $=8$   $e+2=6+2$   $=8$
  2. A connected planar graph has $7$ vertices and $10$ edges. How many faces does it have?กราฟเชิงระนาบที่เชื่อมต่อกันมีจุดยอด $7$ จุด และเส้นเชื่อม $10$ เส้น · มีกี่หน้า?
    Answer:เฉลย: $5$Formula, then numbers: $v+f=e+2$   $7+f=10+2$   $7+f=12$   $f=5$สูตรก่อน แล้วแทนค่า: $v+f=e+2$   $7+f=10+2$   $7+f=12$   $f=5$
  3. A connected planar graph has $8$ vertices and $5$ faces. How many edges does it have?กราฟเชิงระนาบที่เชื่อมต่อกันมีจุดยอด $8$ จุด และ $5$ หน้า · มีเส้นเชื่อมกี่เส้น?
    Answer:เฉลย: $11$Formula, then numbers: $v+f=e+2$   $8+5=e+2$   $13=e+2$   $11=e$สูตรก่อน แล้วแทนค่า: $v+f=e+2$   $8+5=e+2$   $13=e+2$   $11=e$

6. Eulerian trailsรอยเดินออยเลอร์

Count the odd vertices: 0, 2, or more.นับจุดยอดดีกรีคี่: 0, 2 หรือมากกว่า

Trail and circuitรอยเดิน (trail) และวงจร (circuit)

  1. Trace the bow tie. Tap the edges one after another, each one starting where the last one ended. Use every edge once. Did you finish where you started?ลากรูปโบว์ · แตะเส้นเชื่อมทีละเส้น แต่ละเส้นต้องเริ่มตรงที่เส้นก่อนจบ · ใช้ทุกเส้นครั้งเดียว · จบที่จุดเริ่มต้นไหม?
    Answer:เฉลย: Yes: an Eulerian circuitใช่: เป็นวงจรออยเลอร์Back at the start: $M\to X\to Y\to M\to Z\to W\to M$กลับมาที่จุดเริ่ม: $M\to X\to Y\to M\to Z\to W\to M$
  2. In G, B and D are odd (degree $3$). Start at B and use every edge once. Where do you finish?ใน G จุด B กับ D มีดีกรีคี่ (ดีกรี $3$) · เริ่มที่ B แล้วใช้ทุกเส้นครั้งเดียว · จบที่จุดไหน?
    Answer:เฉลย: At Dที่ DOdd to odd: $B:\ 3,\quad D:\ 3$ A trail with $2$ odd vertices starts at one and finishes at the other.คี่ไปคี่: $B:\ 3,\quad D:\ 3$ รอยเดินที่มีจุดคี่ $2$ จุด เริ่มที่จุดหนึ่ง และจบที่อีกจุด
  3. The bow tie has degrees $2, 2, 4, 2, 2$. How many of its vertices have an odd degree?รูปโบว์มีดีกรี $2, 2, 4, 2, 2$ · มีจุดยอดดีกรีคี่กี่จุด?
    Answer:เฉลย: $0$All even: $2,\ 2,\ 4,\ 2,\ 2$ $0$ odd vertices, so there is an Eulerian circuit. That is the one you traced.คู่ทั้งหมด: $2,\ 2,\ 4,\ 2,\ 2$ จุดคี่ $0$ จุด จึงมีวงจรออยเลอร์ · คือวงที่ลากไปเมื่อกี้
  4. Every vertex of K has degree $3$. Does K have an Eulerian circuit, an Eulerian trail, or neither?จุดยอดทุกจุดของ K มีดีกรี $3$ · K มีวงจรออยเลอร์ รอยเดินออยเลอร์ หรือไม่มีทั้งสองแบบ?
    Answer:เฉลย: Neitherไม่มีทั้งสองแบบ4 odd, so neither: $3,\ 3,\ 3,\ 3$คี่ 4 จุด จึงไม่มี: $3,\ 3,\ 3,\ 3$
  5. In 1736 Königsberg had $7$ bridges. Euler drew the land as vertices and the bridges as edges. Can you cross every bridge once, and no bridge twice?ปี 1736 เมืองเคอนิกส์แบร์กมีสะพาน $7$ แห่ง · ออยเลอร์วาดแผ่นดินเป็นจุดยอด และสะพานเป็นเส้นเชื่อม · เดินข้ามทุกสะพาน โดยไม่ข้ามสะพานไหนซ้ำ ได้ไหม?
    Answer:เฉลย: Noไม่ได้4 odd vertices: $I:\ 5,\quad N:\ 3,\quad S:\ 3,\quad T:\ 3$ Two pairs of bridges join the same land, so this graph has multiple edges.จุดคี่ 4 จุด: $I:\ 5,\quad N:\ 3,\quad S:\ 3,\quad T:\ 3$ มีสะพานสองคู่ที่ต่อแผ่นดินเดียวกัน กราฟนี้จึงมีเส้นเชื่อมซ้ำ (multiple edges)

7. Exam formรูปแบบข้อสอบ

Short exam questions, all five ideas.ข้อสอบสั้น ครบทั้งห้าเรื่อง

The five factsห้าเรื่องที่ต้องจำ

  1. A network has $10$ edges. What is the sum of the degrees of its vertices?เครือข่ายหนึ่งมีเส้นเชื่อม $10$ เส้น · ผลรวมดีกรีของจุดยอดทั้งหมดเท่ากับเท่าไร?
    Answer:เฉลย: $20$1 mark: $\text{A1}\quad 2\times10=20$1 คะแนน: $\text{A1}\quad 2\times10=20$
  2. The sum of the degrees of a network is $18$. How many edges does it have?ผลรวมดีกรีของเครือข่ายหนึ่งเท่ากับ $18$ · เครือข่ายนี้มีเส้นเชื่อมกี่เส้น?
    Answer:เฉลย: $9$2 marks: $\text{M1}\quad 2e=18$   $\text{A1}\quad e=9$ Write the rule $2e=18$ first. It earns the method mark.2 คะแนน: $\text{M1}\quad 2e=18$   $\text{A1}\quad e=9$ เขียน $2e=18$ ก่อน · ได้คะแนนวิธีทำ
  3. A connected network has vertices of degree $2, 4, 4, 3$ and $3$. Does it have an Eulerian circuit, an Eulerian trail, or neither?เครือข่ายที่เชื่อมต่อกันมีจุดยอดดีกรี $2, 4, 4, 3$ และ $3$ · มีวงจรออยเลอร์ รอยเดินออยเลอร์ หรือไม่มีทั้งสองแบบ?
    Answer:เฉลย: An Eulerian trailรอยเดินออยเลอร์2 marks: $\text{M1}\quad 3,\ 3$   $\text{A1}\quad 2\to\text{trail}$ Name the $2$ odd vertices. The reason earns the first mark.2 คะแนน: $\text{M1}\quad 3,\ 3$   $\text{A1}\quad 2\to\text{trail}$ บอกว่ามีจุดคี่ $2$ จุด · เหตุผลคือคะแนนแรก
  4. Graph P has degree list $1, 2, 2, 3$. Graph Q has degree list $2, 2, 2, 2$. Can P and Q be isomorphic?กราฟ P มีรายการดีกรี $1, 2, 2, 3$ · กราฟ Q มีรายการดีกรี $2, 2, 2, 2$ · P กับ Q ไอโซมอร์ฟิกกันได้ไหม?
    Answer:เฉลย: Noไม่ได้1 mark: $\text{A1}\quad 1,2,2,3\ne2,2,2,2$1 คะแนน: $\text{A1}\quad 1,2,2,3\ne2,2,2,2$

8. Exercise setชุดโจทย์

Each question changes one thing from the one before it.แต่ละข้อเปลี่ยนจากข้อก่อนหน้าแค่อย่างเดียว

  1. A network has degrees $1, 2, 3, 3, 3$. How many edges does it have?เครือข่ายหนึ่งมีดีกรี $1, 2, 3, 3, 3$ · มีเส้นเชื่อมกี่เส้น?
    Answer:เฉลย: $6$Sum of degrees $12$, then halve it.ผลรวมดีกรีได้ $12$ แล้วหารสอง
  2. A connected planar graph has $15$ vertices and $23$ edges. How many faces does it have?กราฟเชิงระนาบที่เชื่อมต่อกันมีจุดยอด $15$ จุด และเส้นเชื่อม $23$ เส้น · มีกี่หน้า?
    Answer:เฉลย: $10$Same formula, bigger numbers: $15+f=25$.สูตรเดิม ตัวเลขใหญ่ขึ้น: $15+f=25$
  3. A cube has $8$ corners and $12$ edges. Drawn as a planar graph, how many faces does it have?ลูกบาศก์มีมุม $8$ มุม และขอบ $12$ เส้น · ถ้าวาดเป็นกราฟเชิงระนาบ จะมีกี่หน้า?
    Answer:เฉลย: $6$A solid is a planar graph. Corners are vertices: $8+f=14$.ทรงตันเป็นกราฟเชิงระนาบ · มุมคือจุดยอด: $8+f=14$
  4. A network has $6$ vertices, each of degree $3$. How many edges does it have?เครือข่ายมีจุดยอด $6$ จุด แต่ละจุดมีดีกรี $3$ · มีเส้นเชื่อมกี่เส้น?
    Answer:เฉลย: $9$Multiply first: $6\times3=18$. Then $18\div2$.คูณก่อน: $6\times3=18$ · แล้ว $18\div2$
  5. A connected planar graph has $9$ edges and $5$ faces. How many vertices does it have?กราฟเชิงระนาบที่เชื่อมต่อกันมีเส้นเชื่อม $9$ เส้น และ $5$ หน้า · มีจุดยอดกี่จุด?
    Answer:เฉลย: $6$Solve for $v$ instead of $f$: $v+5=11$.แก้หา $v$ แทน $f$: $v+5=11$
  6. A connected network has exactly $4$ vertices of odd degree. What is the least number of edges you must add so that it has an Eulerian trail?เครือข่ายที่เชื่อมต่อกันมีจุดยอดดีกรีคี่ $4$ จุดพอดี · ต้องเพิ่มเส้นเชื่อมอย่างน้อยกี่เส้น จึงจะมีรอยเดินออยเลอร์?
    Answer:เฉลย: $1$One new edge between two odd vertices makes both even: $4\to2$ odd.เพิ่มหนึ่งเส้นระหว่างจุดคี่สองจุด ทั้งคู่กลายเป็นคู่: คี่ $4\to2$

All free lessonsบทเรียนฟรีทั้งหมด · Free maths libraryคลังเรียนฟรี