结构计数、概率与模运算

VectorPaint 四点完全图:经过每点一次不等于经过每边一次

用四点六边图核一条哈密顿环,再以四个奇度顶点排除欧拉路。

把四个点全走过一次,不表示六条边也都走过。本课在 VectorPaint 画无向完全图K4,标出一条经过四顶点再回起点的环,再独立检查是否存在每边一次的路线。存在哈密顿环与不存在欧拉路可以同时成立,图形仅作手工说明,不调用路线求解器。

先声明四点六边无向模型

约1700×1500画布上把A放上方、B左下、C右下,D放外三角内,例如屏幕A八百三百、B三百一千二百、C一千三百一千二百、D八百八百。连接AB、AC、AD、BC、BD、CD,每对不同顶点恰一边,六边清单只记一次。图为无向,不在边端加箭头暗示只许单向走。D是真实声明节点,不是偶然交叉;这个平面布局可避免额外交叉混淆。坐标只定版面,不是实际道路或旅行地图,不引入长度和速度权重。

把两种任务分别写成检查句

哈密顿环要求除闭合时回起点外,每个顶点恰出现一次;欧拉路要求每条边恰经过一次,顶点可重复。欧拉回路还要求终点等起点,不能把路与回路条件混说。先把两种题卡分开,候选路线必须注明在哪张卡下核对。只有四个字母都出现不足以说明边一次,六条边都出现也不自动说明顶点一次。颜色只用于跟踪选择,不改变图的无向身份或边数;若编号一二三四表示走的顺序,要在图例说明不是边权。

逐步核A到B到C到D到A

选路线A、B、C、D、A,四次行走分别AB、BC、CD、DA,都在六边清单中。除末尾A闭合,A、B、C、D各出现一次,因此是哈密顿环。末尾A并不违反环的规定,但不能把中途再到A也说只是闭合。用不同粗细描出四边,剩余AC与BD保持浅线,不能删除它们把原图变成只有四边的圈。路线四边不等于原图六边,图例写清被选边与未选边,读者才能看出这个成功环没有完成每边一次任务。

四个顶点各度三逐项核

A接B、C、D,B接A、C、D,C接A、B、D,D接A、B、C,所以四个顶点度都三,均为奇数。度和十二除二等六,与边清单相合。不能把一条边两端关联都算成两条独立边,也不因粗线被选就把它的度贡献翻倍。D在三角内部不影响度,它仍连接三个外点。先在外部表列每点邻接名字,再写度三,别只凭屏幕看到几根线;线若完全重叠,图形要调整可读,但模型清单保持原样。

用奇度条件排除每边一次路

连通无向图若有一条不闭合欧拉路,除两端外各顶点进入与离开成对,因此最多两个奇度顶点;欧拉回路则全为偶度。K4有四个奇度顶点,所以连开放欧拉路也不存在,更不可能有欧拉回路。这里先确认图连通,再用度数证明,不是因为某条线交叉或某次画不出来。哈密顿环的成功没有推翻此结论,两种任务限制的对象不同。把“不存在欧拉路”写在边一次题卡,不要错误贴到顶点一次卡上否定刚才的环。

失败尝试只作线索不作证明

可在另组试A、B、C、D、A、C,经过AB、BC、CD、DA、AC五条不同边,停在C时它邻接的三条边都已用,尚有BD未用。此尝试展示怎样卡住,但单次失败不能证明所有路线失败;真正的排除来自四奇度条件。欧拉任务允许A中途重访,所以不能只因这条尝试重复A就判非法,问题是未覆盖所有边。保留剩余BD的浅色标记,别为了让尝试看似完成而把它删去;若继续走已用边,则违反每边一次要求。

排查边漏画与起点重复误读

若有人找到欧拉路,先核是否漏画AC或BD,把图误简化;再逐步把候选相邻字母对记边,核六条各一次。若哈密顿环被说A两次不合格,说明需区分闭合末尾与中途重复。若D只作为线交叉未连接,已不再是本题K4,先恢复六边。一次只修模型或路线之一,不同时改图与定义。图中粗线不应盖掉浅线终点,标签移开节点但不挪连接。手工核查与定义负责结论,应用不因一条路径变粗就自动认证最优或完整。

重开按两张题卡分别验收

保存原生稿后导出PNG另开,小图先看四点六边仍完整,放大追四边哈密顿环与两条未选边。再核四度三、四奇度和不存在欧拉路的说明,失败尝试放独立栏不冒充证明。重开原生作品确认模型、路线与文字可独立改。验收能给出成功顶点环并解释为何每边路不存在,不是泛称这图不能走一笔或所有四点图都如此;换边集、方向或多重边后重新分析,也不报告软件自动求解或真实路线测试已完成。

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资料核对:2026 年 11 月 15 日,依据 VectorPaint官方商店说明与 Apple公开版本查询,当前版本1.0.8,最低要求 iOS / iPadOS 17.0。本文用公开的形状、路径、节点、图层与文字能力手工绘图,数学条件、尺度和版面是原创练习安排,具体入口以安装版本为准。保留可编辑原稿,PNG用于预览,SVG或PDF若使用位图仍可含位图。外部复算与静态图不是应用新增自动证明、统计或求解功能;未声称已完成真机、实物或全部导出环境测试。

定义依据:Discrete Mathematics欧拉路与哈密顿路区分边一次与顶点一次,并给出奇度条件。本课K4布局、候选路线和计数为原创,不以单条失败尝试代替不存在性证明。