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染色問題的解題思路

2010-06-18 13:49:39      下載試卷

  染色問題是數奧解題中的難點,這類問題初看起來好像無從著手,其實只要認真思考問題也很容易解決,下面就染色問題的解題思路說一下。

  圖一

  首先,拿到一道題先認真觀察,看這個題的突破點。什么是染色問題的突破點呢?那就是找染色區域中的一個最多,這個最多是指一個區域,其他區域與它連接的最多。例如圖一中A區域A與B、C、D、E、 F連接最廣所以A為特殊區域。找到這個區域問題就容易解決了。這個區域可以任意添色就是染最多的顏色。本題中有4種顏色那么A可以染4種顏色了。完成這個事件需要A、B、C、D、E、F6步所以用乘法原理。這道題找到了最特殊的A區域第二特殊區域和第三區域的確定也就容易了,C區域是與A相連,連接區域的數量僅次于A區域圖一中的C和E區域都可以做第二個特殊區域了,但只能選一個,我們把C當成第二特殊的區域,則C可以染3種顏色。區域B跟A、C相連那么 B可以染2種。D與A、C、E相連則只能選1種,對嗎?我們仔細觀察,按順序說A----4,C------3,B-------2,D則連接A、C當A 選色后C有3種可能,D在A、C選色后只有2種可能。E連接A、D也有兩種可能。F也是連接著A、E有兩種可能。這道題就解出來了。有 4×3×2×2×2=96種可能。這道題跟以下一道題有異曲同工之效,大家不妨一起看下圖二。


  圖二

  圖中A與B、C相連有4種染色方式,為第一特殊區域。而B是與A相連的第二特殊區域(切記,此時選第二特殊區域,乃是跟第一特殊區域相連的一個區域)B有3種可能,C連接A、B則有2種可能,D連接B、C則有2種可能,同理E也有2種可能。所以此題有4×3×2×2×2=96種可能的染色。再來看一個稍微復雜點的問題如圖三


  圖三

  圖中A有5種染色方式C------ 4,B-----3,D-----3,E------3,F------3,G------3。這道題首先應當注意染色的順序,先選第一特殊區域,再看跟 A相連的區域中的第二特殊區域。還有一道更復雜的題,

  圖四

  有5種顏色,圖中個區域染不同的顏色,問有幾種染色方式。還依照前面的思路過程解,首先看哪個區域是圖中與其他區域相連最多的當成第一特殊區域,A 為這個區域,其次為B,C和D為對稱的哪個為第三特殊區域都可以,我們把D看成第三特殊區域,最后為C、E、F。分好各個區域就開始解題,A有5種顏色可以用,B則有4種,D有3種,C則有2種,F就復雜了,它的顏色受制于E、C,則E跟C相同的有2種顏色可以選(因為C有2種顏色選擇),跟C不同的有4 種顏色選擇(因為A、D的顏色確定了,E有5-2=3種,則E與C的搭配有2×3=6種顏色可以選擇,E不考慮與C相同則有6-2=4種顏色可以選擇),。所以E和C的顏色確定了,最后考慮F,若E和C同色,則F有5-2=3種顏色可以選擇,若E和C異色則F有5-3=2種顏色選擇。那么當E和C同色時F有2×3=6種可以選擇,當E和C異色是則F有4×2=8種可以選擇,那么這道題就出來了染色的方式有 5×4×3×2×3+5×4×3×4×2=840種方式。下面再簡略的看一道此類問題,如圖四,4種顏色相鄰的區域染不同的顏色,有幾種不同的染色方式。還按照以前的思索方式,首先選第一特殊區域,則A為所選,A有4種染色方式,其次,C為第二特殊區域,我們可以按

  圖五

  A、C、B、E、D的方式解。則C有3種染色方式。則B有2種染色方式,E跟B對稱則E跟B相同則有2種染色方式,E和B不同則有則有2種染色方式。則E的染色方式為2×2=4。則D的染色依靠B、E,那么B、E同色B、E有2種方式,不同色B、E有4-2=2種方式,D的染色依靠B、E的染色,若B、E同色則D有4-2=2種染色方式,若B、E不同則D有4-3=1種方式,那么在B、E同色時D染色方式有2×2=4,在B、E異色時D有 2×1=2種,則依據上面的思路我們可以求出此題的解4×3×2×2+4×3×2×1=48+24=72種方式。

  總之,染色問題也有路可循,分清了問題中的第一特殊區域,以及依次的各個區域問題就迎刃而解了。其中最關鍵的部分是找特殊區域,不要找錯了,如例四若讓B 當第二特殊區域就不會得到正確答案了。

來源:奧數網整理

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