megoldások - bzmatek · egy társaságban nő és férfi szórakozik együtt. mind enkit...

41
Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma) 1 Megoldások 1. Rajzolj olyan egyszerű gráfot melynek fokszám sorozata: a) ; ; ; ; ; ; ; ; ; b) ; ; ; ; c) ; ; ; ; ; ; ; ; ; d) ; ; ; ; ; ; ; ; ; e) ; ; ; ; Megoldás: Mivel egyszerű gráfokról van szó, ezért nem tartalmazhatnak hurokélt, illetve többszörös élt. A gráfok megrajzolása előtt meg kell vizsgálnunk a következő feltételeket: Minden egyszerű gráfban a csúcsok fokszámainak összege páros szám. Minden egyszerű gráfban van legalább kettő azonos fokszámú csúcs. Azonban, ha ezek a feltételek teljesülnek, még nem jelenti azt, hogy biztosan rajzolható az adott fokszámoknak megfelelő gráf. A gráfok megrajzolásához a következő eljárást célszerű követnünk: Először kijelöljük a legnagyobb fokszámú csúcsokat, majd behúzzuk a hozzájuk tartozó éleket. Ezt követően kijelöljük a legkisebb fokszámú csúcsokat, s behúzzuk a hozzájuk tartozó éleket is. Ezután a megmaradt fokszámokból ismét a legnagyobbakat használjuk fel, majd ismét a legkisebb fokszámokat. Ezt az eljárást addig végezzük, amíg minden fokszámot fel nem használunk a gráf megrajzolásához. Így könnyebben rájöhetünk, ha mégsem rajzolható meg a gráf. a) 1; 1; 1; 1; 1; 1; 1; 2; 2; 9 Mivel a fokszámok összege 20 és vannak azonos fokszámú csúcsok, megpróbálhatjuk megrajzolni a gráfot. Egy ilyen lehetséges gráf a következő: b) 1; 1; 2; 3; 4 Mivel a fokszámok összege 11, így nem rajzolható ilyen gráf.

Upload: others

Post on 07-Aug-2020

1 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Megoldások - BZmatek · Egy társaságban nő és férfi szórakozik együtt. Mind enkit megkérdezünk az este végén, hogy hány ellenkező nemű emberrel táncolt az este folyamán

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

1

Megoldások

1. Rajzolj olyan egyszerű gráfot melynek fokszám sorozata:

a) 𝟏; 𝟏; 𝟏; 𝟏; 𝟏; 𝟏; 𝟏; 𝟐; 𝟐; 𝟗

b) 𝟏; 𝟏; 𝟐; 𝟑; 𝟒

c) 𝟎; 𝟏; 𝟐; 𝟑; 𝟒; 𝟓; 𝟓; 𝟔; 𝟕; 𝟗

d) 𝟑; 𝟒; 𝟔; 𝟔; 𝟖; 𝟗; 𝟗; 𝟗; 𝟗; 𝟗

e) 𝟎; 𝟏; 𝟐; 𝟐; 𝟑

Megoldás:

Mivel egyszerű gráfokról van szó, ezért nem tartalmazhatnak hurokélt, illetve többszörös élt.

A gráfok megrajzolása előtt meg kell vizsgálnunk a következő feltételeket: Minden egyszerű

gráfban a csúcsok fokszámainak összege páros szám. Minden egyszerű gráfban van legalább

kettő azonos fokszámú csúcs. Azonban, ha ezek a feltételek teljesülnek, még nem jelenti azt,

hogy biztosan rajzolható az adott fokszámoknak megfelelő gráf.

A gráfok megrajzolásához a következő eljárást célszerű követnünk: Először kijelöljük a

legnagyobb fokszámú csúcsokat, majd behúzzuk a hozzájuk tartozó éleket. Ezt követően

kijelöljük a legkisebb fokszámú csúcsokat, s behúzzuk a hozzájuk tartozó éleket is. Ezután a

megmaradt fokszámokból ismét a legnagyobbakat használjuk fel, majd ismét a legkisebb

fokszámokat. Ezt az eljárást addig végezzük, amíg minden fokszámot fel nem használunk a

gráf megrajzolásához. Így könnyebben rájöhetünk, ha mégsem rajzolható meg a gráf.

a) 1; 1; 1; 1; 1; 1; 1; 2; 2; 9

Mivel a fokszámok összege 20 és vannak azonos fokszámú csúcsok, megpróbálhatjuk

megrajzolni a gráfot. Egy ilyen lehetséges gráf a következő:

b) 1; 1; 2; 3; 4

Mivel a fokszámok összege 11, így nem rajzolható ilyen gráf.

Page 2: Megoldások - BZmatek · Egy társaságban nő és férfi szórakozik együtt. Mind enkit megkérdezünk az este végén, hogy hány ellenkező nemű emberrel táncolt az este folyamán

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

2

c) 0; 1; 2; 3; 4; 5; 5; 6; 7; 9

Mivel a fokszámok összege 42 és van azonos fokszámú csúcs, így megpróbálhatjuk

megrajzolni a gráfot. Az eljárást használva azonban adódik, hogy nem rajzolható ilyen gráf:

Mivel 10 csúcsa van a gráfnak, így a 9 fokszámú csúcsot minden másik csúccsal össze kell

kötnünk, de ezután nem tudunk kijelölni 0 fokszámú csúcsot.

d) 3; 4; 6; 6; 8; 9; 9; 9; 9; 9

Mivel a fokszámok összege 72 és van azonos fokszámú csúcs, így megpróbálhatjuk

megrajzolni a gráfot. Az eljárást használva azonban adódik, hogy nem rajzolható ilyen gráf:

Mivel 10 csúcsa van a gráfnak, így az 5 darab 9 fokszámú csúcsot minden másik csúccsal

össze kell kötnünk, de ezután nem tudunk kijelölni 3 fokszámú csúcsot.

e) 0; 1; 2; 2; 3

Mivel a fokszámok összege 8 és van azonos fokszámú csúcs, így megpróbálhatjuk

megrajzolni a gráfot. Egy ilyen lehetséges gráf a következő:

2. Az alábbi ábrán egy sakkverseny öt versenyzője között már lejátszott mérkőzéseket

láthatjuk. A versenyzők nevei: Anita, Boldizsár, Cecília, Dénes, Elemér. Sorold fel a

még hátralevő mérkőzéseket, ha minden játékos minden játékossal pontosan egy

mérkőzést játszik.

Megoldás:

Amennyiben a verseny összes meccse lezajlik, akkor egy teljes gráfot kapunk. Mivel az

5 csúcsú teljes gráfnak összesen 5 ∙ 4

2= 10 éle van, így hiányzik még 3 meccs. Az ábra alapján

ezek a következők: Anita – Dénes, Boldizsár – Cecília és Cecília – Elemér.

Page 3: Megoldások - BZmatek · Egy társaságban nő és férfi szórakozik együtt. Mind enkit megkérdezünk az este végén, hogy hány ellenkező nemű emberrel táncolt az este folyamán

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

3

3. Aladár és Betti ismerik egymást, Betti ismeri Gábort is. Karcsi mindhármukat ismeri.

Ábrázold gráffal az ismeretségeket! (Az ismeretség kölcsönös.)

Megoldás:

Egy ilyen lehetséges gráf a következő:

4. Igaz - e, hogy egy hatfős társaságban mindig van két olyan ember, akik ugyanannyi

embert nem ismernek a társaságból?

Megoldás:

Tekintsük azt a gráfot, melynek csúcsai az emberek, s élekkel azok vannak összekötve, akik

nem ismerik egymást. Mivel minden egyszerű gráfban van két azonos fokszámú csúcs, így

mindig lesz két ember, akik ugyanannyi embert nem ismernek.

5. Előfordulhat - e, hogy egy 𝟕 fős társaságban mindenki pontosan 𝟑 embert ismer?

Megoldás:

Mivel az ismertségeket szemléltethetjük gráffal, így egy olyan gráfot kapnánk, ahol a csúcsok

fokszámainak összege 7 ∙ 3 = 21 lenne. Mivel egy gráf csúcsai fokszámának összege mindig

páros, így nem rajzolható ilyen gráf, vagyis nem fordulhat elő a feladatban szereplő szituáció.

6. Tíz csapat egyfordulós körmérkőzéses bajnokságot játszik. Negyven mérkőzést már

lejátszottak. Hány mérkőzés van még hátra?

Megoldás:

Mivel mindenki mindenkivel játszik egy meccset, így a bajnokság végén a párharcokat teljes

gráffal szemléltethetjük. A 10 csúcsú teljes gráf összes élének száma: 10 ∙ 9

2= 45. Ezek alapján

45 − 40 = 5 mérkőzés van még hátra.

7. Egy hét pontú egyszerű gráfban van izolált pont. Legfeljebb mennyi éle lehet?

Megoldás:

Mivel az izolált csúcsot nem köthetjük össze a többi csúccsal, így a legtöbb élt akkor kapjuk,

ha a többi csúcs egy teljes gráfot alkot. A 6 pontú teljes gráf éleinek a száma: 6 ∙ 5

2= 15.

Page 4: Megoldások - BZmatek · Egy társaságban nő és férfi szórakozik együtt. Mind enkit megkérdezünk az este végén, hogy hány ellenkező nemű emberrel táncolt az este folyamán

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

4

8. Egy ötfős társaságban 𝟑 nő és 𝟐 férfi található és tudjuk, hogy az azonos neműek nem

ismerik egymást. Mindenki felírta egy darab papírra, hogy hány ismerőse van a

társaság tagjai között. Lehetséges - e, hogy a papíron szereplő számok: 𝟏; 𝟐; 𝟐; 𝟐; 𝟑?

Megoldás:

Tekintsük azt a gráfot, melynek csúcsai az emberek, s élekkel azok vannak összekötve, akik

ismerik egymást. Mivel a fokszámok összege 10 és van azonos fokszámú csúcs, így

megpróbálhatjuk megrajzolni a gráfot. A feladat alapján a 3 fokszámú csúcs csak férfi lehet.

Ezek alapján egy ilyen lehetséges gráf a következő:

9. Egy társaságban 𝟓 nő és 𝟓 férfi szórakozik együtt. Mindenkit megkérdezünk az este

végén, hogy hány ellenkező nemű emberrel táncolt az este folyamán. A nők válaszai

rendre: 𝟐; 𝟐; 𝟑; 𝟑; 𝟓. A férfiak válaszai pedig: 𝟏; 𝟐; 𝟐; 𝟒; 𝟓. Bizonyítsd be, hogy valaki

rosszul számolt!

Megoldás:

Tekintsük azt a gráfot, melynek csúcsai az emberek, s élekkel azok vannak összekötve, akik

táncoltak egymással. Ezek alapján ugyanannyi élnek kell kiindulnia a nőket, illetve a férfiakat

jelölő csúcsokból. A feladat szerint 15 él indul ki a női csúcsokból és 14 a férfiakéból, vagyis

valaki tévedett a számolás során.

10. Egy estélyen 𝟏𝟏 - en vettek részt. Akik ismerték egymást, koccintottak egymással egy

pohár pezsgővel. Akik nem ismerték egymást, azok kézfogással bemutatkoztak

egymásnak. Lehetséges – e, hogy ugyanannyi koccintás volt, mint kézfogás?

Megoldás:

Tekintsük azt a gráfot, melynek csúcsai az adott emberek, s az élek pedig a koccintásokat,

illetve kézfogásokat jelölik. Ezek alapján minden csúcs össze van kötve minden másik csúccsal,

vagyis egy teljes gráfot kaptunk. A 11 csúcsú teljes gráf éleinek száma: 11 ∙ 10

2= 55. Mivel az

élek számát nem lehet két egyenlő részre osztani, így nem lehetséges a szituáció.

Page 5: Megoldások - BZmatek · Egy társaságban nő és férfi szórakozik együtt. Mind enkit megkérdezünk az este végén, hogy hány ellenkező nemű emberrel táncolt az este folyamán

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

5

11. Egy 𝟏𝟔 csúcsú egyszerű gráfnak negyedannyi éle van, mint a komplementerének.

Hány éle van a gráfnak?

Megoldás:

Legyen a gráf éleinek száma 𝑥, s ekkor a komplementer gráf éleink száma pedig 4𝑥.

Mivel a gráf és komplementere teljes gráffá egészítik ki egymást, így tekintsük a 11 csúcsú

teljes gráfot, melynek 16 ∙ 15

2= 120 éle van. A feladat szerint 𝑥 + 4𝑥 = 120, vagyis 𝑥 = 24.

Ezek alapján 24 éle van a gráfnak és 96 éle van a komplementer gráfnak.

12. Melyek izomorfak egymással az alábbi gráfok közül?

Megoldás:

Miután a csúcsokat eljelöljük betűkkel, a következő gráfok megegyeznek egymással:

Az első és ötödik fokszámsorozata 2; 3; 3; 4; 4, s ezek izomorfak.

A második, tizedik és tizenegyedik fokszámsorozata 3; 3; 3; 3; 4, s ezek izomorfak.

A harmadik és hatodik fokszámsorozata 3; 3; 4; 4; 4, azonban nem izomorfak, mert az egyik

gráfban a két 3 fokszámú csúcs össze van kötve, a másikban pedig nem.

A negyedik, hetedik, nyolcadik és tizenkettedik fokszámsorozata 3; 3; 3; 3, s ezekből a 4. és 7.

(van bennük többszörös él), illetve a 8., 9. és 12. (4 csúcsú teljes gráfok) izomorfak.

Page 6: Megoldások - BZmatek · Egy társaságban nő és férfi szórakozik együtt. Mind enkit megkérdezünk az este végén, hogy hány ellenkező nemű emberrel táncolt az este folyamán

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

6

13. Egy iskolai kirándulás 𝟐𝟖 résztvevőjét megkérdezték, hogy hány osztálytársa van a

kirándulás résztvevői között. Az első 𝟏𝟓 válasz a következő volt: 𝟖 - an mondtak

𝟓 - öt, 𝟐 - en mondtak 𝟒 - et és 𝟓 - en mondtak 𝟑 - at. Mi lehetett a hiányzó

𝟏𝟑 válasz, ha tudjuk, hogy mindenkinek volt osztálytársa a kiránduláson?

Megoldás:

Abból az osztályból 6 - an jöttek, amelynek egy tanulója 5 - öt mondott. Ehhez hasonlóan: akik

4 - et mondtak, ők 5 - en jöttek egy osztályból, s akik 3 - at mondtak, azok pedig 4 - en.

Szemléltessük gráffal az egyes eseteket, s jelöljük teli karikával a már megkérdezetteket, s üres

karikával az eddig kimaradt tanulókat.

Ezek alapján az üres karikákat tekintve, 4 - en mondtak 5 - öt, 3 - an 4 - et, 3 - an 3 - at és

3 - an pedig 2 - t.

14. Egy ökölvívó edzésen 𝟒 egymást követő súlycsoport összesen 𝟔 versenyzője készül a

bajnokságra. Mind a 𝟔 versenyző megmérkőzik minden olyan klubtársával, aki

legfeljebb egy súlycsoportban tér el az ő súlycsoportjától. Hányan tartoznak az egyes

súlycsoportokba, ha összesen 𝟕 edzőmérkőzést kell vívniuk?

Megoldás:

A lejátszott mérkőzéseket szemléltethetjük gráfokkal.

Először írjuk fel, hogy az egyes súlycsoportokba mennyi versenyző tartozhat, de azokat a

lehetőségeket ne tekintsük külön esetnek, melyek ugyanazt a gráfot adják:

(1) 3; 1; 1; 1 (vagy 1; 1; 1; 3) (2) 1; 3; 1; 1 (vagy 1; 1; 3; 1)

(3) 2; 2; 1; 1 (vagy 1; 1; 2; 2) (4) 1; 2; 2; 1

(5) 2; 1; 2; 1 (vagy 1; 2; 1; 2) (6) 2; 1; 1; 2

A gráfok megrajzolásánál a játékosokat szemléltessük csúcsokkal, a lejátszott mérkőzéseket

pedig élekkel. Az egy súlycsoportba tartozó versenyzőket rajzoljuk egy oszlopba:

Page 7: Megoldások - BZmatek · Egy társaságban nő és férfi szórakozik együtt. Mind enkit megkérdezünk az este végén, hogy hány ellenkező nemű emberrel táncolt az este folyamán

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

7

Ezek alapján az egyes esetekben lejátszott mérkőzések száma: 8; 10; 9; 10; 8; 7.

Mivel az utolsó esetben fognak 7 mérkőzést játszani, így a legmagasabb és legalacsonyabb

súlycsoportba 2 − 2 sportoló, míg a két középsőbe 1 − 1 versenyző tartozik.

15. Hat fiú közül pontosan kettő almát lopott, s a vallomások a következők:

Hugó: Csaba és Gábor a tettes. János: Dénes és Tamás a bűnös.

Dénes: Tamás és Csaba tette. Gábor: Hugó és Csaba a tolvaj.

Csaba: Dénes és János követték el.

A vallomások közül négyben az egyik bűnöst helyesen, a másikat helytelenül nevezték

meg. Az ötödik (sorrendben nem feltétlenül ötödik) vallomásban megnevezettek

mindketten ártatlanok. Kik lopták el az almákat?

Megoldás:

Készítsünk olyan gráfot, melynek csúcsai a fiúk, s élekkel azok vannak összekötve, akik egy

állításban egyszerre szerepelnek.

A feladat szerint egyik állításban sincsenek egyszerre megemlítve a tolvajok, így őket nem köti

össze él. Továbbá tudjuk azt is, hogy a tolvajokat jelölő csúcsok fokszámainak összege

4, mert az egyik állításban nincsenek megemlítve a tolvajok, míg a többi állításban az egyik

név tolvaj a másik pedig ártatlan. Mivel a gráfban a 2 fokszámú csúcsok össze vannak kötve

éllel, ezért csak az 1 és 3 fokszámú csúcsok lehetnek a tolvajok.

Ezek alapján Csaba és János lopott almát.

Page 8: Megoldások - BZmatek · Egy társaságban nő és férfi szórakozik együtt. Mind enkit megkérdezünk az este végén, hogy hány ellenkező nemű emberrel táncolt az este folyamán

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

8

16. Rajzolj olyan fagráfot, amelyben a csúcsok fokszáma: 𝟏; 𝟏; 𝟏; 𝟏; 𝟐; 𝟐; 𝟒!

Megoldás:

Egy lehetséges összefüggő, körmentes fagráf a következő:

17. Döntsd el, hogy melyik fa az alábbi gráfok közül! Mennyi a levelek a száma?

Megoldás:

Mivel a második gráfban van kör, a harmadik gráf pedig nem összefüggő, így azok nem

fagráfok. Az első gráfban a levelek (első fokú csúcsok) száma 4, a harmadikban pedig 5.

18. Mennyi pontja és mennyi levele lehet annak a fának, amelyben a pontok

fokszámainak összege 𝟏𝟔?

Megoldás:

Mivel a fokszámok összege 16, így az élek száma 16

2= 8, a csúcsok száma pedig: 8 + 1 = 9.

Mivel minden fának van legalább két elsőfokú csúcsa, így a levelek száma ezek alapján lehet

2; 3; 4; 5; 6; 7 vagy 8.

19. Lehetséges – e 𝟑𝟎 gépet összefüggő hálózatba kötni 𝟐𝟖 kábellel?

Megoldás:

A rendszert tekintsük gráfként. A minimális összefüggő gráfok a fagráfok. Mivel egy

30 csúcsú fa gráfnak 30 − 1 = 29 éle van, így nem lehetséges a megvalósítás.

Page 9: Megoldások - BZmatek · Egy társaságban nő és férfi szórakozik együtt. Mind enkit megkérdezünk az este végén, hogy hány ellenkező nemű emberrel táncolt az este folyamán

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

9

20. Írjuk fel a 𝟑𝟗𝟔𝟎 prímtényezős felbontását és ábrázoljuk fagráffal!

Megoldás:

A 3960 prímtényezős felbontása: 3960 = 23 ∙ 32 ∙ 5 ∙ 11. Egy lehetséges fagráf a következő:

21. Mennyi pontból áll az az erdő, melynek 𝟓 fájában összesen 𝟏𝟔 él van?

Megoldás:

Az erdő olyan gráf, melynek komponensei fák.

Legyen a komponensek csúcsainak a száma: 𝑎; 𝑏; 𝑐; 𝑑; 𝑒.

Ekkor az élek száma: 𝑎 − 1; 𝑏 − 1; 𝑐 − 1; 𝑑 − 1; 𝑒 − 1.

Ebből felírható a következő egyenlet:

(𝑎 − 1) + (𝑏 − 1) + (𝑐 − 1) + (𝑑 − 1) + (𝑒 − 1) = 16.

Ezek alapján kapjuk, hogy 𝑎 + 𝑏 + 𝑐 + 𝑑 + 𝑒 = 21, vagyis a csúcsok száma 21.

22. Rajzolj olyan erdőt, amely 𝟒 komponensből és 𝟏𝟎 csúcsból áll! Mennyi éle van?

Megoldás:

Az élek száma 10 − 4 = 6. Egy lehetséges erdő a következő:

Page 10: Megoldások - BZmatek · Egy társaságban nő és férfi szórakozik együtt. Mind enkit megkérdezünk az este végén, hogy hány ellenkező nemű emberrel táncolt az este folyamán

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

10

23. A 𝟏𝟐 település között vízvezetékrendszert terveznek. A települések helyzetét és a

közöttük lévő csatornafektetés összköltségeit az alábbi ábra modellezi. Az 𝑨 település

csatlakozik az országos hálózatra. Add meg a leggazdaságosabban megépíthető

rendszert úgy, hogy minden település be legyen kötve a hálózatba!

Megoldás:

A minimális súlyú feszítőfát a Kruskal -, illetve Prim – algoritmussal határozhatjuk meg.

Kruskal – algoritmussal:

Először válasszuk ki az 1 súlyú éleket úgy, hogy ne alkossanak kört az előzőleg kiválasztott

élekkel: 𝐴𝐵 − 𝐸𝐼 − 𝐾𝐿. Ezt követően válasszuk ki a 2 súlyú éleket az előzőhöz hasonlóan:

𝐴𝐸 − 𝐶𝐷 − 𝐹𝐺 − 𝐺𝐻 − 𝐼𝐽 − 𝐻𝐾. Ezután válasszuk ki a 3 súlyú élt: 𝐽𝐾. A 4 súlyú éleket nem

választhatjuk, mert kört alkotnának korábbi élekkel. Végül válasszuk az 5 súlyú 𝐵𝐶 élt. A

további 6, 7 és 8 súlyú éleket már nem választhatjuk, mert bármelyik élt is választanánk, a

gráfban lenne kör. Ezek alapján egy minimális súlyú feszítőfa a következő:

Prim – algoritmussal:

Először válasszunk ki tetszőlegesen egy csúcsot, legyen ez most az 𝐹 csúcs. Az erre illeszkedő

minimális súlyú él az 𝐹𝐺 él. Ezt követően az 𝐹 és 𝐺 csúcsokra illeszkedő minimális súlyú él a

𝐺𝐻 él. Ezután az 𝐹, 𝐺, 𝐻 csúcsokra illeszkedő minimális súlyú él a 𝐻𝐾 él. Ezt követően az

𝐹, 𝐺, 𝐻, 𝐾 csúcsokra illeszkedő minimális súlyú él a 𝐾𝐿 él. Ezt követően az 𝐹, 𝐺, 𝐻, 𝐾, 𝐿

csúcsokra illeszkedő minimális súlyú él a 𝐽𝐾 él. Ezután az 𝐹, 𝐺, 𝐻, 𝐽, 𝐾, 𝐿 csúcsokra illeszkedő

minimális súlyú él az 𝐼𝐽 él. Ezt követően az 𝐹, 𝐺, 𝐻, 𝐼, 𝐽, 𝐾, 𝐿 csúcsokra illeszkedő minimális

súlyú él az 𝐸𝐼 él. Ezután az 𝐸, 𝐹, 𝐺, 𝐻, 𝐼, 𝐽, 𝐾, 𝐿 csúcsokra illeszkedő minimális súlyú él az 𝐴𝐸

él. Ezt követően az 𝐴, 𝐸, 𝐹, 𝐺, 𝐻, 𝐼, 𝐽, 𝐾, 𝐿 csúcsokra illeszkedő minimális súlyú él az 𝐴𝐵 él.

Ezután az 𝐴, 𝐵, 𝐸, 𝐹, 𝐺, 𝐻, 𝐼, 𝐽, 𝐾, 𝐿 csúcsokra illeszkedő minimális súlyú él a 𝐵𝐶 él. Végül az

𝐴, 𝐵, 𝐶, 𝐸, 𝐹, 𝐺, 𝐻, 𝐼, 𝐽, 𝐾, 𝐿 csúcsokra illeszkedő minimális súlyú él a 𝐶𝐷 él. Mivel a gráfnak

nincs több csúcsa, így az algoritmus végére értünk. Ezzel a módszerrel ugyanazt a feszítő fát

kaptuk vissza, mint az előző algoritmussal.

Ezek alapján a feszítő fa minimális súlya: 1 + 1 + 1 + 2 + 2 + 2 + 2 + 2 + 2 + 3 + 5 = 23.

Page 11: Megoldások - BZmatek · Egy társaságban nő és férfi szórakozik együtt. Mind enkit megkérdezünk az este végén, hogy hány ellenkező nemű emberrel táncolt az este folyamán

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

11

24. Keress maximális költségű favázat az alábbi gráfban!

Megoldás:

A maximális súlyú feszítőfát a Kruskal - és Prim – algoritmussal szintén meghatározhatjuk.

Kruskal – algoritmussal:

Először válasszuk ki a 9 súlyú éleket úgy, hogy ne alkossanak kört az előzőleg kiválasztott

élekkel: 𝐶𝐻 − 𝐸𝐼. Ezt követően válasszuk ki a 8 súlyú éleket az előzőekhez hasonlóan:

𝐵𝐻 − 𝐶𝐷 − 𝐸𝐹 − 𝐸𝐻 (a 𝐷𝐼 – t nem választhatjuk, mert akkor lesz kör). A 6 súlyú élt nem

választhatjuk, mert akkor kört alkotna korábbi élekkel. Ezután válasszuk ki az 5 súlyú élt: 𝐴𝐵.

Végül a két 4 súlyú él közül válasszuk ki az egyiket, legyen ez a 𝐵𝐺 él. A másik élt, illetve a

3, 2 és 1 súlyú éleket már nem választhatjuk, mert bármelyik élt is választanánk, a gráfban lenne

kör. Ezek alapján egy maximális feszítőfa a következő:

Prim – algoritmussal:

Először válasszunk ki tetszőlegesen egy csúcsot, legyen ez most a 𝐺 csúcs. Az erre illeszkedő

egyik maximális súlyú él az 𝐴𝐺 él. Ezt követően az 𝐴 és 𝐺 csúcsokra illeszkedő maximális

súlyú él az 𝐴𝐵 él. Ezután az 𝐴, 𝐵, 𝐺 csúcsokra illeszkedő maximális súlyú él a 𝐵𝐻 él. Ezt

követően az 𝐴, 𝐵, 𝐺, 𝐻 csúcsokra illeszkedő maximális súlyú él a 𝐶𝐻 él. Ezt követően az

𝐴, 𝐵, 𝐶, 𝐺, 𝐻 csúcsokra illeszkedő egyik maximális súlyú él a 𝐶𝐷 él. Ezután az 𝐴, 𝐵, 𝐶, 𝐷, 𝐺, 𝐻

csúcsokra illeszkedő egyik minimális súlyú él a 𝐷𝐼 él. Ezt követően az 𝐴, 𝐵, 𝐶, 𝐷, 𝐺, 𝐻, 𝐼

csúcsokra illeszkedő maximális súlyú él az 𝐸𝐼 él. Végül az 𝐴, 𝐵, 𝐶, 𝐷, 𝐸, 𝐺, 𝐻, 𝐼 csúcsokra

illeszkedő maximális súlyú él az 𝐸𝐹 él. Mivel a gráfnak nincs több csúcsa, így az algoritmus

végére értünk. Ezzel a módszerrel a következő feszítőfát kaptuk:

Page 12: Megoldások - BZmatek · Egy társaságban nő és férfi szórakozik együtt. Mind enkit megkérdezünk az este végén, hogy hány ellenkező nemű emberrel táncolt az este folyamán

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

12

Ezek alapján mind a két feszítőfa maximális súlya: 9 + 9 + 8 + 8 + 8 + 8 + 5 + 4 = 59.

25. Van – e olyan fagráf, melyben van nyitott Euler – vonal?

Megoldás:

Mivel a nyitott Euler - vonal feltétele két páratlan fokú csúcs létezése, s minden fában van

legalább két elsőfokú csúcs, így a lehetséges gráfban lennie kell két elsőfokú csúcsnak, s több

páratlan fokú csúcs nem lehet benne. Ebben az esetben viszont a fa nem tartalmazhat elágazást,

vagyis egy ilyen lehetséges gráf a következő:

26. Van – e olyan gráf, amelyben van zárt – és nyílt – Euler vonal is?

Megoldás:

Mivel a nyílt – Euler vonal feltétele az, hogy legyen benne pontosan két páratlan fokú csúcs, a

zárt – Euler vonal feltétele pedig, hogy csak páros fokú csúcsok lehetnek a gráfban, így nincs

ilyen gráf.

27. Van – e olyan séta, amely út, de nem vonal?

Megoldás:

Nincs, mert ha egy séta nem vonal, akkor van olyan él melyen kétszer is áthalad, vagyis annak

végpontjain is, így nem lehet út.

Page 13: Megoldások - BZmatek · Egy társaságban nő és férfi szórakozik együtt. Mind enkit megkérdezünk az este végén, hogy hány ellenkező nemű emberrel táncolt az este folyamán

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

13

28. A 18. században Königsberg városát a Pergel folyón 𝟕 híd kötötte össze (lásd: ábra).

a) Vasárnaponként a város lakói szívesen sétálgattak, és felvetették a következő

kérdést: lehetséges - e, hogy valaki a lakásából indulva minden hídon átsétáljon,

majd hazaérkezzen úgy, hogy egyik hídon se menjen át egynél többször? (A

problémával Eulerhez fordultak, aki a szentpétervári akadémia tanára volt.)

b) Van - e olyan városrész, amelyből indulva bejárhatjuk a hidakat úgy, hogy

mindegyiken pontosan egyszer menjünk át, de nem kell feltétlenül

visszaérkeznünk a kiindulási helyre?

c) Legkevesebb hány hidat kell építeni, és hova, hogy legyen olyan városrész,

amelyből indulva be tudjuk járni a hidakat úgy, hogy mindegyiken pontosan

egyszer menjünk át, és nem kell feltétlenül visszaérkeznünk a kiindulási helyre?

d) Legkevesebb hány hidat kell építeni és hová, hogy legyen olyan városrész, amelyből

indulva be tudjuk járni a hidakat úgy, hogy mindegyiken pontosan egyszer

menjünk át és visszaérkezzünk a kiindulási helyre?

Megoldás:

Tekintsük azt a gráfot, mely a város részeit szemlélteti: a csúcsok a szigetek és partokat jelölik,

az élek pedig a hidakat.

a) A kérdést megfogalmazhatjuk úgy is, hogy van - e az adott gráfnak zárt Euler - vonala?

Mivel a gráfban szerepel páratlan fokszámú csúcs, ezért ez az eset nem lehetséges.

Page 14: Megoldások - BZmatek · Egy társaságban nő és férfi szórakozik együtt. Mind enkit megkérdezünk az este végén, hogy hány ellenkező nemű emberrel táncolt az este folyamán

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

14

b) A kérdést megfogalmazhatjuk úgy is, hogy van - e az adott gráfnak nyílt Euler - vonala?

Mivel 4 olyan csúcs van, melynek fokszáma páratlan, ezért ez az eset sem teljesülhet.

c) Mivel akárhova építünk egy hidat, akkor már csak két csúcs fokszáma lesz páratlan, így

bárhová is építünk egy hidat, lesz a gráfban nyílt Euler – vonal.

d) Ebben az esetben 2 hidat kell építenünk két - két különböző városrész között, mert akkor

minden csúcs fokszáma páros lesz, s így a gráfban lesz zárt Euler – vonal.

29. Lerajzolhatóak - e a következő ábrák a ceruza felemelése nélkül úgy, hogy minden

vonalon pontosan egyszer haladjunk végig?

Megoldás:

A feladatot átfogalmazva az a kérdés, van-e a gráfokban nyílt – Euler vonal?

Az első, negyedik és ötödik gráfban minden csúcs fokszáma páros, ezért van

zárt – Euler vonala, tehát még az is lehetséges, hogy a kiindulási pontba visszatérjünk.

A harmadik gráfban a páratlan fokú csúcsok száma pontosan 2, ezért található benne nyílt Euler

– vonal, így az ábra lerajzolható, s ezen két csúcs valamelyikéből kell indulnunk.

A második és hatodik gráfban a páratlan fokú csúcsok száma 4, így azokat nem lehet lerajzolni

a ceruza felemelése nélkül.

Page 15: Megoldások - BZmatek · Egy társaságban nő és férfi szórakozik együtt. Mind enkit megkérdezünk az este végén, hogy hány ellenkező nemű emberrel táncolt az este folyamán

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

15

30. Legalább hányszor kell felemelni a ceruzát és egy másik pontban folytatni a rajzolást,

hogy megrajzoljuk az ábrákat úgy, hogy egy szakaszt se rajzoljuk át egynél többször?

Megoldás:

A felemelés miatt új éleket kell az ábrába rajzolnunk úgy, hogy a gráfban legyen legalább nyílt

Euler – vonal. Mivel a páratlan fokszámú csúcsok száma 8 = 2 ∙ 4, illetve 10 = 2 ∙ 5, ezért

minimum 4 − 1 = 3, illetve 5 − 1 = 4 élt kell berajzolnunk ahhoz, hogy végig tudjunk menni

rajtuk minden élt érintve.

Az új éleket csak páratlan fokszámú csúcsokhoz húzhatjuk, s egy ilyen csúcshoz csak egy új él

tartozhat, ezáltal egy olyan gráfot kapunk, melyben a páratlan fokszámú csúcsok száma

pontosan 2 lesz. Egy ilyen lehetséges megoldás a következő:

Amennyiben 4, illetve 5 élt is behúzunk a páratlan fokú csúcsokhoz az előzőeknek megfelelően,

akkor akár a kezdőpontba is érkezhetünk végül. Egy ilyen lehetséges megoldás a következő:

Page 16: Megoldások - BZmatek · Egy társaságban nő és férfi szórakozik együtt. Mind enkit megkérdezünk az este végén, hogy hány ellenkező nemű emberrel táncolt az este folyamán

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

16

31. A térképen látható városrész pirossal jelzett utcáit egy meleg nyári nap estéjén locsoló

kocsival locsolják. Lehetséges - e, hogy a locsoló kocsi minden utcán végigmenjen, de

egyik utcán se menjen végig egynél többször?

Megoldás:

A térképet gráfként tekintve, a feladat szerint egy nyílt Euler – vonalat kell bejárnia a kocsinak.

Mivel a páratlan fokszámú csúcsok száma 10, így ez nem lehetséges.

32. Betörőt fogtak a bankban, melynek alaprajza az ábrán látható. A betörőt a széf

kinyitása közben fülelték le, és a biztonsági rendszer segítségével megállapították,

hogy mire odáig eljutott, minden ajtón pontosan egyszer ment át. Melyik helyiségben

van a széf?

Megoldás:

Tekintsük azt a gráfot, amelyben a csúcsok a helyiségeket, az élek az ajtókat szemléltetik.

A gráfban pontosan 2 csúcs fokszáma páratlan, ezért található benne nyílt Euler - vonal. Mivel

a rabló a 𝐵 helyiségből indult, ezért a széf csak 𝐻 - ban lehet.

Page 17: Megoldások - BZmatek · Egy társaságban nő és férfi szórakozik együtt. Mind enkit megkérdezünk az este végén, hogy hány ellenkező nemű emberrel táncolt az este folyamán

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

17

33. Az ábra 𝟗 falu közötti úthálózatot mutatja, az utakra írt számok a falvak távolságát

jelentik kilométerben. Az utak állapotát ellenőrzik, ezért egy autó indul az

𝑨 faluból, és végigjárja az összes utat. Milyen útvonalat válasszon, hogy az összes

útszakaszt megnézze és a lehető legrövidebb úton visszatérjen 𝑨 - ba?

Megoldás:

Mivel csak a legrövidebb élek csúcsainak fokszáma páratlan, ezért elegendő, ha ezzel a 3 éllel

húzunk párhuzamos éleket, s akkor már minden csúcs fokszáma páros lesz, vagyis a gráf

tartalmazni fog zárt Euler – vonalat.

Ezek alapján a legrövidebben úgy tudunk körbemenni az utakon, ha a 3 legkisebb útszakaszt

kétszer járjuk be.

Page 18: Megoldások - BZmatek · Egy társaságban nő és férfi szórakozik együtt. Mind enkit megkérdezünk az este végén, hogy hány ellenkező nemű emberrel táncolt az este folyamán

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

18

34. Határozd meg a kocka gráfjának az átmérőjét!

Megoldás:

A kocka egy lehetséges gráfja a következő:

A gráf átmérője a csúcsok közötti távolságok maximuma, vagyis kocka esetén a testátló, azaz

𝐴 és 𝐺 távolsága. Ezek alapján a kocka átmérője: 𝑑𝑖𝑎𝑚 (𝐺) = 3.

35. Tekintsük egy kocka csúcsait és éleit egy gráf csúcsainak, illetve éleinek.

a) Végig mehet - e egy légy a kocka élein úgy, hogy minden csúcsot egyszer érint?

b) Végig mehet - e egy légy a kocka élein úgy, hogy minden élen egyszer megy át?

c) Hány testátlót kell felvenni a kockában, hogy a légy végigmehessen az éleken és a

testátlókon úgy, hogy minden élen és testátlón pontosan egyszer haladjon végig?

Megoldás:

A kockának megfelelő gráfot ábrázolhatjuk a következőképpen:

a) A kérdés átfogalmazva az, hogy van - e a gráfban Hamilton - út? A gráfban található

Hamilton – kör is, ami azt jelenti, hogy a légy akár vissza is tud térni a kiindulási pontba.

Egy ilyen lehetséges bejárás a következő:

Page 19: Megoldások - BZmatek · Egy társaságban nő és férfi szórakozik együtt. Mind enkit megkérdezünk az este végén, hogy hány ellenkező nemű emberrel táncolt az este folyamán

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

19

b) A kérdés átfogalmazva az, hogy van - e a gráfban nyílt Euler - vonal? Mivel a gráfban

minden csúcs fokszáma páratlan, ezért nincs nyílt Euler – vonala, tehát nem tud a légy

végighaladni az összes élen a feltételnek megfelelően.

c) Amennyiben a 4 testátlóból behúzunk tetszőlegesen hármat, akkor már csak két csúcsnak

lesz a fokszáma páratlan, tehát lesz nyílt Euler – vonal a gráfban. Továbbá, ha mind a

4 testátlót behúzzuk, akkor minden csúcs fokszáma páros lesz, tehát lesz zárt

Euler – vonala is a gráfnak, s akkor a kiindulási pontba is visszatérhet a légy.

36. Egy 𝟐𝟒 𝒅𝒎 hosszú drótszálból egy 𝟐 𝒅𝒎 élű kocka élvázát kell elkészíteni. Legfeljebb

hány kockaél alakítható ki úgy, hogy közbe ne vágjuk el a drótot?

Megoldás:

A kockának 12 éle van, így a kialakításhoz a teljes drótszálat fel kell használnunk.

A kockának megfelelő gráfot ábrázolhatjuk a következőképpen:

Mivel minden csúcs foka páratlan, így nincs a gráfban Euler – vonal, vagyis a drót elvágása

nélkül nem oldható meg a feladat.

A páratlan fokú csúcsok száma 8 = 2 ∙ 4, így 4 − 1 = 3 él kivételével már található a gráfban

nyílt Euler – vonal.

Ezek alapján 12 − 3 = 9 él alakítható ki elvágás nélkül a drótszálból.

37. Rajzolj meg egy – egy Hamilton – kört a szabályos poliéderek gráfjaiban!

Megoldás:

Tekintsük a szabályos poliéderek síkba rajzolt gráfjait, s a jelöljük piros vonallal egy – egy

lehetséges Hamilton – kört az adott gráfban.

Tetraéder:

Page 20: Megoldások - BZmatek · Egy társaságban nő és férfi szórakozik együtt. Mind enkit megkérdezünk az este végén, hogy hány ellenkező nemű emberrel táncolt az este folyamán

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

20

Hexaéder: (Kocka)

Dodekaéder:

Oktaéder:

Ikozaéder:

Page 21: Megoldások - BZmatek · Egy társaságban nő és férfi szórakozik együtt. Mind enkit megkérdezünk az este végén, hogy hány ellenkező nemű emberrel táncolt az este folyamán

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

21

38. Van – e Hamilton – kör, illetve Hamilton - út az alábbi gráfokban?

Megoldás:

A gráfokban keressünk olyan csúcsokat, melyeket törölve (a rájuk illeszkedő élekkel együtt) a

gráf több részre esik szét, mint amennyi csúcsot töröltünk.

Tekintsük először az első gráfot:

Amennyiben a 4 darab 7 fokú csúcsot töröljük, akkor a gráf 5 komponensre esik szét:

Ezek alapján nincs a gráfban Hamilton – kör. Egy lehetséges Hamilton – út a következő:

Page 22: Megoldások - BZmatek · Egy társaságban nő és férfi szórakozik együtt. Mind enkit megkérdezünk az este végén, hogy hány ellenkező nemű emberrel táncolt az este folyamán

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

22

Tekintsük most a második gráfot:

Amennyiben az 5 darab 4 fokú csúcsot töröljük, akkor a gráf 7 komponensre esik szét:

Ezek alapján nincs a gráfban Hamilton – út, s így Hamilton – kör sem.

39. A 𝟒 𝒙 𝟒 – es sakktáblát be lehet - e járni egyetlen lóval lóugrásokkal úgy, hogy mindig

olyan mezőre lépünk, melyen korábban még nem jártunk?

Megoldás:

Tekintsük a sakktáblát egy gráfként, melyben a csúcsok a tábla mezőit jelölik az élek pedig azt,

hogy a lóval merre léphetünk az adott mezőről.

A kérdés az, hogy van – e a gráfban Hamilton – út?

Mivel a 4 sarok fokszáma 2, a másik 8 szélső csúcs fokszáma 3 és a 4 belső csúcs fokszáma

pedig 4, így töröljük a 4 fokszámú csúcsokat, a rájuk illeszkedő élekkel együtt.

Page 23: Megoldások - BZmatek · Egy társaságban nő és férfi szórakozik együtt. Mind enkit megkérdezünk az este végén, hogy hány ellenkező nemű emberrel táncolt az este folyamán

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

23

Mivel a 4 csúcs törlése után a gráf 6 komponensre esik szét, így nincs a gráfban

Hamilton – út, vagyis nem lehetséges a sakktábla ilyen típusú bejárása.

40. Az 𝟓 𝒙 𝟓 – ös sakktáblát be lehet - e járni egyetlen lóval lóugrásokkal oly módon, hogy

mindig olyan mezőre lépünk, melyen korábban még nem jártunk?

Megoldás:

Tekintsük a sakktáblát egy gráfként, melyben a csúcsok a tábla mezőit jelölik az élek pedig azt,

hogy a lóval merre léphetünk az adott mezőről.

A kérdés az, van - e a gráfnak Hamilton – útja?

Mivel a 4 sarok fokszáma 2, a sarkok melletti csúcsok fokszáma 3, a többi (középső) szélső

csúcsok fokszáma 4, a belső csúcsok fokszáma 4 és 6, illetve a középső (3. sor 3. oszlop) csúcs

fokszáma pedig 8, így töröljük a 6 fokszámú csúcsokat, s a rájuk illeszkedő éleket.

Page 24: Megoldások - BZmatek · Egy társaságban nő és férfi szórakozik együtt. Mind enkit megkérdezünk az este végén, hogy hány ellenkező nemű emberrel táncolt az este folyamán

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

24

Mivel a 4 pont törlése után a gráf 5 komponensre esik szét, így biztosan nincs Hamilton – kör

benne. Ezután töröljük a 8 fokszámú csúcsot is, a rá illeszkedő élekkel együtt.

Ezzel egy kört kapunk, s a komponensek száma továbbra is 5 marad. Amennyiben törlünk még

egy további pontot, s a rá illeszkedő éleket, akkor továbbra is 5 komponensünk marad. Ezt

folytatva, sosem fogunk tudni annyi csúcsot törölni, hogy a gráfunk kettővel több komponensre

essen szét, mint amennyi a törölt csúcsok száma.

Ezek alapján nem zárható ki, hogy az eredeti gráfban van - e Hamilton – út.

A próbálgatások után látható, hogy a bejárás többféleképpen teljesíthető: indulhatunk valamely

sarokból vagy a tábla közepéről is. A kezdő vagy utolsó mezőnek azonban mindenképp a

sarokban kell lennie, mert ellenkező esetben a sarkokra csak egy zárt körben léphetünk rá. Egy

megfelelő bejárás:

Page 25: Megoldások - BZmatek · Egy társaságban nő és férfi szórakozik együtt. Mind enkit megkérdezünk az este végén, hogy hány ellenkező nemű emberrel táncolt az este folyamán

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

25

41. Bejárhatja - e a huszár a 𝟖 𝒙 𝟖 – as sakktáblát úgy, hogy minden mezőre pontosan

egyszer lépjen, és utolsó lépéssel visszatérjen a kiindulási ponthoz? Bejárhatja - e a

sakktáblát úgy, hogy az utolsó lépésként nem kell visszatérnie a kiindulási ponthoz?

Megoldás:

Tekintsük a sakktáblát egy gráfként, melyben a csúcsok a tábla mezőit jelölik az élek pedig azt,

hogy a lóval merre léphetünk az adott mezőről.

A kérdés az, van-e a gráfnak Hamilton – útja, vagy Hamilton - köre?

Mivel a 4 sarok fokszáma 2, a sarkok melletti csúcsok fokszáma 3, a többi szélső csúcsok

fokszáma 4, a ,,belső négyzet” sarkainak fokszáma 4 és a többi szélső csúcsának fokszáma 6,

illetve a legbelső 16 csúcs fokszáma pedig 8, így töröljük a belső 8 fokszámú csúcsokat, s a

rájuk illeszkedő éleket.

Page 26: Megoldások - BZmatek · Egy társaságban nő és férfi szórakozik együtt. Mind enkit megkérdezünk az este végén, hogy hány ellenkező nemű emberrel táncolt az este folyamán

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

26

Mivel a 16 csúcs törlése után is egy összefüggő gráfot kapunk, így nem lehet megoldani azt,

hogy több komponensre essék szét, mint ahány csúcsot törlünk. Így a korábban közölt

összefüggésekkel nem zárható ki egyértelműen, hogy a gráfnak van Hamilton – útja, vagy

Hamilton – köre.

Próbálgatások után találhatunk olyan bejárást, ahol nem térünk vissza a kezdő mezőre:

Amennyiben azt szeretnénk, hogy körbe is tudjunk menni a táblán, akkor célszerű lehet a

következő megközelítést tekintenünk. Bontsuk szét a sakktáblát két (alsó és felső) 4 𝑥 8 – as

táblára. A feladat ekkor az, hogy a 4 𝑥 8 – as táblán találjunk olyan Hamilton – utat, melynek

végpontjai úgy helyezkednek el, hogyha a másik táblán is megtesszük ugyanazt az utat, akkor

a két Hamilton – út végpontjai lóugrásnyi távolságra legyenek egymástól. Az alábbi ábrán

néhány esetet tekintünk különböző színek segítségével. Így tehát a feladat az, hogy olyan

Hamilton – utat keressünk a 4 𝑥 8 - as táblán, melynek végpontjai úgy helyezkednek el, mint

az alábbi tábla azonos színei.

Próbálgatások után található olyan Hamilton - út mely végpontjai a fenti piros mezők lesznek.

Page 27: Megoldások - BZmatek · Egy társaságban nő és férfi szórakozik együtt. Mind enkit megkérdezünk az este végén, hogy hány ellenkező nemű emberrel táncolt az este folyamán

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

27

Ekkor a 8 𝑥 8 - as tábla egy lehetséges körbejárása a következő:

42. Átlós lépés nélkül be tudja - e járni a király a sakktáblát úgy, hogy minden mezőre

pontosan egyszer lépjen, és utolsó lépéssel visszatérjen a kiindulási ponthoz, ha a

sakktábla 𝟒 𝒙 𝟒 - es; 𝟓 𝒙 𝟓 - ös vagy 𝟖 𝒙 𝟖 - as? Bejárhatja - e a feltételek mellett a

sakktáblát akkor, ha utolsó lépésként nem kell visszatérnie a kiindulási ponthoz?

Megoldás:

Tekintsük először a 4 𝑥 4 - es táblát. A gráf csúcsai jelölik a mezőket, míg az élek a király

lehetséges lépéseit egy adott mezőről.

Mivel a sarok pontok fokszáma 2, a többi szélső pont fokszáma 3, míg a belső pontok fokszáma

pedig 4, így nem tudunk törölni annyi pontot, hogy több komponensre essen szét a gráf, vagyis

nem zárható ki a Hamilton – út, vagy Hamilton – kör léte.

Próbálgatások után egy – egy lehetséges bejárás a következő:

Page 28: Megoldások - BZmatek · Egy társaságban nő és férfi szórakozik együtt. Mind enkit megkérdezünk az este végén, hogy hány ellenkező nemű emberrel táncolt az este folyamán

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

28

Tekintsük ezután az 5 𝑥 5 - ös táblát.

A sarok pontok fokszáma 2, a többi szélső pont fokszáma 3, míg a belső pontok fokszáma pedig

4. Töröljünk 12 pontot úgy, hogy csak az átlós pontok, s a négyzet oldalainak középső pontjai

maradjanak meg.

Ebben az esetben 13 komponensre esik szét a gráfunk, tehát nem lesz Hamilton – körünk, de

Hamilton – utunk lehetséges. Egy lehetséges bejárás:

Page 29: Megoldások - BZmatek · Egy társaságban nő és férfi szórakozik együtt. Mind enkit megkérdezünk az este végén, hogy hány ellenkező nemű emberrel táncolt az este folyamán

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

29

Tekintsük ezután hasonló módon a 8 𝑥 8 - as táblát.

A sarok pontok fokszáma 2, a többi szélső pont fokszáma 3, míg a belső pontok fokszáma pedig

4. Mivel nem lehetséges úgy törölni pontokat, hogy több komponensre essen szét, ezért az

összefüggések alapján nem zárható ki a Hamilton – út vagy Hamilton – kör megléte.

Próbálgatások után egy – egy lehetséges bejárás a következő:

43. Egy téglalap alakú gyümölcsös kertben 𝟓 sorban és 𝟔 oszlopban helyezkedik el

𝟑𝟎 almafa. A kert egyik sarkában lévő gyümölcsfán egy sárgarigó, a vele átellenes

sarokban lévő gyümölcsfán egy barnakánya ül. 𝟑𝟎 percenként átrepülnek a kert

valamely szomszédos fájára, de mindig csak a téglalap oldalaival párhuzamosan

repülnek. Lehetséges - e, hogy valamelyik almafán együtt üljenek?

Page 30: Megoldások - BZmatek · Egy társaságban nő és férfi szórakozik együtt. Mind enkit megkérdezünk az este végén, hogy hány ellenkező nemű emberrel táncolt az este folyamán

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

30

Megoldás:

Tekintsük azt a gráfot, melynek csúcsai a fákat, az élek pedig a madarak lehetséges útjait

jelölik egy adott fáról.

A kertben lévő fákra a két madár ellentétes lépésszámban tud csak eljutni, vagyis egy adott fára

a sárgarigó csak páros, míg a barnakánya csak páratlan számú ugrással juthat el. Ezek alapján

sosem lehetnek azonos fán egyszerre.

44. Tizenkét fiú levelez. Mindegyik fiú legalább két másikkal tartja a kapcsolatot.

Valamelyikük elküld egy hírt az egyik ismerősének. Az is elküldi egy ismerősének, de

nem annak, akitől kapta. Más forrásból a fiúk nem jutnak a hírhez.

a) Biztosan eljut - e a hír mindenkihez, mielőtt visszajut olyanhoz, aki már tudta?

b) Igaz - e, hogy a hír biztosan visszajut egy olyan fiúhoz, aki már tudta?

c) Legkevesebb hány fiúhoz jut el a hír?

Megoldás:

a) Gráfként tekintve a példát, tudunk olyan kört rajzolni, mely nem megy át az összes ponton.

Ezek alapján nem biztos, hogy eljut mindenkihez a hír.

b) Mivel mindenki továbbadja a hírt egy társának, s a fiúk száma véges, így biztosan visszajut

a hír olyanhoz, aki már tudott róla.

c) Hárman biztosan megtudják, de ekkor már bezárulhat a kör.

Page 31: Megoldások - BZmatek · Egy társaságban nő és férfi szórakozik együtt. Mind enkit megkérdezünk az este végén, hogy hány ellenkező nemű emberrel táncolt az este folyamán

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

31

45. Az alábbi gráfok közül melyek rajzolhatók síkba?

Megoldás:

Az első gráfból törölve 2 élt, a harmadik gráfból pedig topológikus szűkítéssel

három ház – három kút gráfhoz jutunk, s így az eredeti gráfok sem rajzolhatóak síkba.

A második gráfból elhagyva a 2 fokszámú csúcsot és a rá illeszkedő éleket az 5 csúcsú teljes

gráfhoz jutunk, ezért nem rajzolható síkba ez a gráf sem.

A negyedik gráf síkbarajzolható, s egy ilyen síkbarajzolás a következő:

Page 32: Megoldások - BZmatek · Egy társaságban nő és férfi szórakozik együtt. Mind enkit megkérdezünk az este végén, hogy hány ellenkező nemű emberrel táncolt az este folyamán

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

32

46. Egy nagyváros három vasútállomását és két autóbusz - pályaudvarát köztes megálló

nélküli földalatti vasútvonalakkal kívánjuk összekötni úgy, hogy ezek ne keresztezzék

egymást. (Nem szükséges egyenes pályát kialakítani.)

a) Tervezd meg az összekötetést a pályaudvarok alábbi elhelyezkedése esetén úgy,

hogy minden vasútállomásról vezessen vonal minden autóbusz – pályaudvarhoz!

(vasútállomás: ; buszpályaudvar: )

b) Tervezd meg a fenti feltételek figyelembevételével a földalatti vasúthálózatot úgy,

hogy a vasútállomások és az autóbusz - pályaudvarok között is legyen közvetlen

kapcsolat!

Megoldás:

a) Egy – egy lehetséges összeköttetés a következő:

b) Ez nem lehetséges, mert akkor minden csúcsból minden csúcsba vezetne él, s ez megegyezne

az 5 csúcsú teljes gráffal, mely nem rajzolható síkba.

47. Színezd ki az alábbi gráf éleit úgy, hogy a szomszédos élek színe különböző legyen!

Legalább mennyi színre van szükség?

Page 33: Megoldások - BZmatek · Egy társaságban nő és férfi szórakozik együtt. Mind enkit megkérdezünk az este végén, hogy hány ellenkező nemű emberrel táncolt az este folyamán

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

33

Megoldás:

Mivel a gráfban a legnagyobb fokszám 4, így biztosan kell 4 szín a kiszínezéshez. Ennyi

elegendő is hozzá, s egy ilyen lehetséges kiszínezés a következő:

48. Határozd meg azt a minimális számot, ahány színnel az alábbi gráfok csúcsai

kiszínezhetőek úgy, hogy szomszédos csúcsok színe különböző legyen!

Megoldás:

Az első gráfot nem tudjuk kiszínezni két színnel, mert van benne olyan kör, mely páratlan

hosszú. A gráf 3 színnel azonban kiszínezhető, s egy ilyen lehetséges kiszínezés a következő:

Mivel a második gráfban minden kör páros hosszúságú, így a gráf páros gráf, azaz két színnel

kiszínezhető. Egy ilyen lehetséges kiszínezés a következő:

Page 34: Megoldások - BZmatek · Egy társaságban nő és férfi szórakozik együtt. Mind enkit megkérdezünk az este végén, hogy hány ellenkező nemű emberrel táncolt az este folyamán

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

34

49. Minimálisan mennyi színnel lehet kiszínezni a szabályos poliéderek csúcsait, illetve

éleit úgy, hogy két szomszédos csúcs, illetve az egy csúcshoz illeszkedő élek különböző

színűek legyenek?

Megoldás:

Az élek kiszínezhetőségét a csúcsok fokszáma határozza meg. Egy – egy lehetséges színezés a

következő:

Tetraéder:

Hexaéder (Kocka):

Dodekaéder:

Oktaéder:

Page 35: Megoldások - BZmatek · Egy társaságban nő és férfi szórakozik együtt. Mind enkit megkérdezünk az este végén, hogy hány ellenkező nemű emberrel táncolt az este folyamán

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

35

Ikozaéder:

Ezek alapján a tetraéder csúcsai 4, élei 3; a hexaéder (kocka) csúcsai 2, élei 3; a dodekaéder

csúcsai 3, élei 3; az oktaéder csúcsai 3, élei 4; az ikozaéder csúcsai 4, élei 5 színnel színezhetjük

ki minimálisan.

50. Egy 𝟏𝟕 csúcsú teljes gráf éleit három színnel (piros, kék, zöld) színezzük. Bizonyítsuk

be, hogy tetszőleges színezés esetén találunk egyszínű háromszöget!

Megoldás:

A gráf minden csúcsából 16 él indul ki, s így biztosan lesz 6 ugyanolyan színű él közöttük.

Tekintsük a gráf 𝐴 csúcsát, s legyen a 6 azonos színű él piros. Ezen élek végpontjai legyenek

rendre 𝐵; 𝐶; 𝐷; 𝐸; 𝐹; 𝐺.

Amennyiben a 𝐵; 𝐶; 𝐷; 𝐸; 𝐹; 𝐺 csúcsok között halad további piros él, akkor az előzőek alapján

lesz egy piros háromszög a gráfban.

Tegyük fel, hogy a 6 csúcs között nem vezet több piros él. Ekkor a 𝐵; 𝐶; 𝐷; 𝐸; 𝐹; 𝐺 teljes gráfot

két színnel kell kiszíneznünk. Mivel egy csúcsából 5 él indul ki, így biztosan lesz 3 ugyanolyan

színű él közöttük. Tekintsük a gráf 𝐵 csúcsát, s legyen a 3 azonos színű él kék. Ezen élek

végpontjai legyenek rendre 𝐶; 𝐷; 𝐸. Amennyiben ezen 3 csúcs között vezet kék él, akkor a 𝐵 –

vel együtt kék háromszöget alkotnak. Ellenkező esetben, ha a 3 csúcs között minden él zöld,

akkor viszont egy zöld háromszöget alkotnak.

Ezek alapján látható, hogy biztosan lesz a gráfban egyszínű háromszög.

Page 36: Megoldások - BZmatek · Egy társaságban nő és férfi szórakozik együtt. Mind enkit megkérdezünk az este végén, hogy hány ellenkező nemű emberrel táncolt az este folyamán

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

36

51. Színezd ki az alábbi vaktérképeken Európa, Ázsia, Afrika, Észak – Amerika és

Dél - Amerika országait úgy, hogy minden egymással határos ország különböző színű

legyen, az óceánokkal határos területek ne legyenek világoskék színűek, továbbá a

különálló szigeteket nem tekintjük semelyik országgal határosnak. Legkevesebb

mennyi színnel teljesíthető ez a színezés, s legkevesebb mennyi színnel lehetne

kiszínezni az egész világtérképet?

Page 37: Megoldások - BZmatek · Egy társaságban nő és férfi szórakozik együtt. Mind enkit megkérdezünk az este végén, hogy hány ellenkező nemű emberrel táncolt az este folyamán

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

37

Page 38: Megoldások - BZmatek · Egy társaságban nő és férfi szórakozik együtt. Mind enkit megkérdezünk az este végén, hogy hány ellenkező nemű emberrel táncolt az este folyamán

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

38

Page 39: Megoldások - BZmatek · Egy társaságban nő és férfi szórakozik együtt. Mind enkit megkérdezünk az este végén, hogy hány ellenkező nemű emberrel táncolt az este folyamán

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

39

Megoldás:

A könnyebb áttekinthetőség kedvéért a kontinenseken, az óceánnal nem határos területeknél

világoskék helyett használjunk lila színt. Egy – egy ilyen lehetséges színezés a következő:

Page 40: Megoldások - BZmatek · Egy társaságban nő és férfi szórakozik együtt. Mind enkit megkérdezünk az este végén, hogy hány ellenkező nemű emberrel táncolt az este folyamán

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

40

Page 41: Megoldások - BZmatek · Egy társaságban nő és férfi szórakozik együtt. Mind enkit megkérdezünk az este végén, hogy hány ellenkező nemű emberrel táncolt az este folyamán

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

41

A fentiekben összesen 4 színt (piros, zöld, sárga, lila) használtunk minden kontinensnél.

Az azonban látható, hogy amennyiben az egész világtérképet szeretnénk így kiszínezni, ahhoz

is elegendő lenne 4 szín, mert a lila területek világoskékkel is kiszínezhetők.