Написование олимпийских колец, не отрывая руки от листа и не проводя по одной и той же линии дважды, является классической задачей из теории графов и топологии. Основная идея заключается в том, что рисунок должен быть представлен в виде графа, который можно начертить на плоскости без пересечений и без повторения линий.
Олимпийские кольца состоят из пяти переплетающихся кругов, расположенных в два ряда: три кольца в верхнем ряду и два в нижнем, смещенные относительно верхних. Давайте разберем, возможно ли это сделать, и как.
Анализ задачи
Топологическая природа задачи: Представим каждое кольцо как вершину графа, а каждую точку пересечения как ребро графа. В таком случае граф получится несвязным, если рассматривать отдельные кольца, и каждая вершина (кольцо) будет соединена с двумя другими вершинами.
Эйлеровы графы: Эйлеров граф — это граф, в котором существует цикл, проходящий через каждое ребро ровно один раз. Для графа быть эйлеровым, он должен быть связным и каждая вершина в нем должна иметь четную степень (количество рёбер, соединяющихся с вершиной).
Вершины и степени: В случае олимпийских колец каждая точка пересечения (вершина) имеет степень 4 (входят и выходят две линии). Однако наше исходное условие — не отрывать руку от листа и не проводить по линии дважды — требует, чтобы граф был эйлеровым.
Выводы
Олимпийские кольца не являются эйлеровым графом: Из-за переплетения колец и их расположения, у нас есть пересечения, которые не позволяют нарисовать граф без повторения линий.
Исходный рисунок: Каждое кольцо имеет две пересекающиеся части с соседними кольцами, и это приводит к невозможности нарисовать их без повторного прохождения по линиям или без отрыва руки, поскольку линии пересекаются и создают области с нечётной степенью.
Заключение
Нарисовать олимпийские кольца, не отрывая руки от листа и не проводя по одной и той же линии дважды, невозможно из-за топологической природы их переплетений. Это противоречит условиям построения эйлерова графа, так как пересечения создают области с нечётной степенью, что препятствует выполнению задачи без повторения линий или без отрыва руки.
Таким образом, задача демонстрирует интересный пример топологической сложности и ограничения, накладываемые на рисунки с пересечениями.