Feladat: F.3072 Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: nehéz
Megoldó(k):  Elek Péter ,  Frenkel Péter ,  Gröller Ákos ,  Makai Márton ,  Radnóti Gergely ,  Tóth Gábor Zsolt ,  Véber Miklós 
Füzet: 1996/február, 90 - 91. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Gráfok összefüggősége, Feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1995/május: F.3072

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

A megoldáshoz szükségünk lesz az út fogalmára. Az A1,...,Ak pontok utat alkotnak, ha A1A2, A2A3, ..., Ak-1Ak mindegyike éle a gráfnak. Az A1 és Ak pontokat az út kezdő- illetve végpontjának nevezzük. Ha az u út végpontja megegyezik a v út kezdőpontjával, akkor uv-vel jelöljük a két út összekapcsolásával keletkező utat.
Ha a gráfban nincs Euler-kör, kész vagyunk; feltételezhetjük, hogy létezik egy E0 Euler-kör. Mint ismeretes, ennek szükséges és elégséges feltétele, hogy a gráf összefüggő, és minden pont foka páros legyen.*pl. Reiman István: A geometria és határterületei (321‐322. o.) vagy Hajnal‐Nemetz‐Pintér‐Urbán: Matematika (B fakt.) IV. oszt. 204‐206. o. (Tankönyvkiadó, 1982).
A feladatot több esetre bontjuk attól függően, hogy a gráfban milyen fokszámú pontok vannak.
I. eset: ha van legalább hatodfokú pont. Tekintsünk egy ilyen pontot, legyen ez P, a foka 2k. Az E0 Euler-kör pontosan k alkalommal megy át ezen a ponton, tehát létezik k darab olyan út, amelynek kezdő- és végpontja is P, továbbá ezek az utak minden élt pontosan egyszer tartalmaznak. Jelölje ezeket az utakat u1,...,uk; jelölje az ui megfordításával keletkező utat ui-1. Mivel a gráf egyszerű, ezek az utak legalább három élből állnak, és emiatt a megfordítással keletkező utak biztosan különböznek az eredetiektől. Az u1,...,uk, u1-1,...,uk-1 utak tehát különbözők. Ekkor viszont fel tudunk sorolni legalább négy különböző Euler-kört: u1u2u3...uk, u1u2-1u3...uk, u1u2u3-1...uk, u1u2-1u3-1...uk. Az állítás tehát igaz.
II. eset: ha van legalább két negyedfokú pont. Legyen P és Q két negyedfokú pont. Az E0 kör mindkét ponton kétszer megy át, ez kétféle sorrendben lehetséges: P-P-Q-Q vagy P-Q-P-Q. (A többi eset a kör pontjainak ciklikus cseréjével ebbe megy át.)
A P-P-Q-Q eseben az E0 kört felbonthatjuk az upp, upq, uqq, uqp utakra, amelyeknek az indexükben megjelölt pontok a végpontjaik. Most is fel tudunk sorolni négy különböző Euler-kört: uppupquqquqp, uppupquqq-1uqp, uppuqp-1uqqupq-1, uppuqp-1uqq-1upq-1.
A P-Q-P-Q esetben az E0 kört az upq,uqp,vpq,vqp utakra bontjuk fel, amelyek közül upq és vpq P-ből Q-ba, uqp és vqp Q-ból P-be halad. Ebben az esetben is létezik négy különböző Euler-kör: upquqpvpqvqp, upquqpvqp-1vpq-1, upqvqpvpquqp, upqvqpvqp-1upq-1.
III. eset: ha a gráfban minden pont másodfokú. Ebben az esetben az Euler-kör egyértelmű, legfeljebb csak a körüljárás irányát választhatjuk meg. Az Euler-körök száma tehát egy.
IV. eset: ha az egyik pont negyedfokú, a többi pedig (legfeljebb) másodfokú. Legyen P a negyedfokú pont. Ezen az E0 kör kétszer megy át, ezért P a kört az u és v utakra (körökre) bontja. Tekintsünk egy Euler-kört. Ez szintén tartalmazza az u és v köröket, csupán ezek sorrendje és a körüljárásuk iránya lehet más. A kezdőpont és az irány megválasztásával elérhetjük, hogy először u-t járja be ugyanolyan sorrendben, ezután pedig v-t; itt kétféle körüljárás lehetséges. Ez pedig azt jelenti, hogy pontosan két Euler-kör van: uv és uv-1.
Minden esetet megvizsgáltunk, az Euler-körök száma sohasem lehet pontosan három.


*1