把线条转成连通图:用奇点数判断最少笔画|2023云南省考第57题
内容摘要:从原题条件出发,逐项核验选项;配5道完整原创迁移练习及独立解析。
完整题面
57. 把下面的六个图形分为两类,使每一类图形都有各自的共同特征或规律,分类正确的一项是:
A.①②③,④⑤⑥ B.①②⑤,③④⑥ C.①②⑥,③④⑤ D.①④⑥,②③⑤
原卷页图:核对图表与选项
结论与题干依据
第57题选D:①④⑥为一组,均可一笔画成;②③⑤为另一组,均至少需要两笔。
判断对象是六个方框内部的线条,外侧用于排版的方框不计入图形。原图六个内部图形各自连通,适合使用连通图的最少笔画规则。这里的一笔,是连续走完相应线条,途中不抬笔,也不重复描画任何一段线;允许再次经过同一个交点。
这道题容易被三角形、矩形和斜线的位置吸引。真正需要比较的是:线条在哪里连接,以及每个连接位置伸出几条支路。
首选解法:数奇点,求最少笔画
把端点、交点和接合点看成顶点,把相邻顶点之间的线条看成边。顶点的“度数”就是接在该点上的边数。
常见位置可以这样识别:自由端点的度数为1;普通拐角为2;三条支路相接的位置为3;两条线正常相交形成四条支路的位置为4。度数为奇数的顶点称为奇点。
对一个连通且至少含一条边的图形:
- 奇点为0个,最少1笔,可以回到起点。 - 奇点为2个,最少1笔,起点和终点分别是两个奇点。 - 奇点为4个,最少2笔。 - 一般地,奇点数为o时,最少笔画数为max(1,o÷2)。
原图逐一核验如下:
| 图形 | 奇点位置 | 奇点数 | 最少笔画数 |
|---|---|---|---|
| ① | 左上自由端点;左侧斜线接入处 | 2 | 1 |
| ② | 中间横线的左右接入处;下方左右两个角点 | 4 | 2 |
| ③ | 左上顶点;中间横线的左右端点;内部斜线与右下边界的接入处 | 4 | 2 |
| ④ | 内部屋顶状折线与外框底边相接的两处 | 2 | 1 |
| ⑤ | 左下自由端点;左侧短横线接入处;内部短竖线的上端接入处;长斜线的上端接入处 | 4 | 2 |
| ⑥ | 内部竖线与上边相接处;内部竖线下端与底边、右侧斜边相接处 | 2 | 1 |
其中有三处值得仔细辨认。
第一,②中间三角形的上顶点位于横线上,左右横线和两条斜线共同接入,度数为4,属于偶点。相反,下方两个角点各接入三条边,属于奇点。不能把“角点”一律当成度数为2。
第二,③内部斜线与中间横线的交叉处有四条支路,度数为4;斜线接入右下边界的位置只有三条支路,度数为3。这两个位置不能混算。
第三,⑤既有自由端点,也有三支路接点。只数显眼的端点,会漏掉另外三个奇点。
因此,①④⑥都有2个奇点,②③⑤都有4个奇点,分类为D。
为什么奇点决定笔画数
连续描画经过一个中间顶点时,通常需要一条边进入、另一条边离开,所用边成对出现。奇点总会剩下一条无法在该点配对的边,因此必须成为某一笔的起点或终点。
一笔最多提供两个端头,所以4个奇点至少需要2笔,2个奇点至少需要1笔。对连通图,将奇点配对并临时补边,可以形成一条走遍所有边的闭合路线;再去掉补边,就得到相应数量的描画路线。这说明上述下界能够达到。
这也解释了为什么“看起来封闭”不能直接推出一笔画:②和③都有封闭区域,但仍有4个奇点,需要两笔。
独立交叉核验:实际拆出描画路线
下面不只依据奇点计数,还通过路线覆盖检查每一段线是否能按所判笔数画完。为便于阅读,经过若干普通拐角、途中没有分叉的一整段线,合称一条路径。
①可以从左上自由端点出发,沿左侧经过接入点到下方尖点,再沿长斜边到右上尖点,最后沿内部斜线回到左侧接入点。所有线段恰好经过一次,确实只需一笔。
④从内部屋顶状折线的左侧底端出发,先沿外框长路径绕到右侧底端,再沿内部屋顶状折线回到左侧底端,最后画两底端之间的底边。一笔覆盖全部线条。
⑥把内部竖线的上下端分别记作U、V。U和V之间有三条路径:左侧外边界、内部竖线、右侧外边界。按“U经左侧到V,再沿内部竖线回U,最后经右侧到V”即可一笔完成。
对另外三个图形,可以分别明确拆出两笔:
- ②:把横线左、右接点记作L、R,下方左、右角记作U、V,内部三角形上顶点记作T。第一笔为“L经上方外边界到R→T→L→U→T→V→U”,第二笔为“R→V”。两笔合起来覆盖全部边,互不重复。 - ③:把左上顶点记作P,横线左、右端记作Q、R,内部斜线与右下边界接点记作S,斜线与横线交点记作X。第一笔为“Q经下方外边界到S→X→Q→P经上方外边界到R→X→P”,第二笔为“R→S”。全部线条恰好被覆盖。 - ⑤:把左下自由端点记作E,左侧短横线接点记作L,内部短竖线的上端记作U,长斜线的上端记作V。第一笔从E到L,经左上外边界到U,再沿内部短竖线和短横线回L;第二笔从U沿顶边到V,再沿右侧三角形边界绕回V。
实际路线证明①④⑥各有一笔方案,②③⑤各有两笔方案;奇点所给出的下界又排除了更少笔画,二者相互印证。
A—D逐项判断
| 选项 | 判断 | 依据 |
|---|---|---|
| A | 错误 | 将一笔图①与两笔图②③放在同一类;另一类也混入不同笔画数。 |
| B | 错误 | ①与②⑤的最少笔画数不同,③与④⑥的最少笔画数也不同。 |
| C | 错误 | ②被放入①⑥所在的一笔组;④被放入③⑤所在的两笔组。 |
| D | 正确 | 两类分别对应2个奇点和4个奇点,最少笔画数分别为1和2。 |
常见错因与迁移方法
**只数自由端点。** 三支路接点也是奇点。⑤最能检验这一点:它只有一个自由端点,却一共有四个奇点。
**把交叉点都当成奇点。** 应沿该点向外数支路。四条支路对应度数4,不会增加奇点数;三条支路对应度数3,才应计入。
**把封闭区域数当成笔画数。** 图形围成多少块区域,不能直接决定最少笔画数。先检查连通性,再数奇点,才有稳定的判定依据。
**忘记连通条件。** 原题六图均各自连通,可以直接使用公式。若迁移题含多个互不相连的部分,应对每个含边的连通部分分别计算,再把所需笔数相加。两个互不相连的闭合环虽然总奇点数为0,也需要两笔。
**把一笔理解成不能再经过交点。** 禁止的是重复描画同一条边;再次经过一个交点完全可以。④和⑥的一笔路线都需要利用这一点。
可迁移的操作顺序是:先确定连接关系和连通部分,再标出所有奇点,计算最少笔数,最后用实际描画路线复核。线条的长短、方向和弯折方式可以变化,只要连接关系不变,最少笔画数就不变。
5道原创迁移练习
以下题目与数据均为青云教学原创模拟,不对应现实机构统计。
原创迁移练习1
【教学模拟】一个线条网络有A、B、C、D、E、F六个顶点,全部边如下表。每一行表示一条无向边;不同边只在字母相同的端点处连接,没有其他交点。要求画完全部边,每条边恰好经过一次,允许重复经过顶点,允许抬笔但不能添加连线。最少需要几笔?
| 边序号 | 两端顶点 |
|---|---|
| 1 | A—B |
| 2 | B—C |
| 3 | C—D |
| 4 | D—A |
| 5 | A—C |
| 6 | C—E |
| 7 | E—F |
| 8 | F—D |
A.1笔
B.2笔
C.3笔
D.4笔
查看答案与解析
答案:A
网络连通。A、B、C、D、E、F的度数依次为3、2、4、3、2、2,仅A、D两个奇点,故最少1笔。独立路线核验:A→B→C→A→D→C→E→F→D,恰好覆盖表中8条边且没有重复。B、C、D三个选项都高估了最少笔数。C虽然连接四条边,却是偶点,不能计入奇点。
迁移维度:从完整边表恢复连接关系,区分四度交点与三度奇点,并用实际路线验证。
原创迁移练习2
【教学模拟】下面给出六个独立线条网络的全部边。每一行使用自己独立的一套顶点,同一字母在不同行之间没有关系。每条边均为无向边,不同边只在字母相同的端点连接,没有其他交点。以“画完所有边且每条边恰好经过一次所需的最少笔数”为分类标准,哪种分组使每组内三个网络的最少笔数相同?
| 网络 | 全部边 |
|---|---|
| 甲 | A—B、B—C、C—A、A—D |
| 乙 | A—B、A—C、A—D、B—C、B—D、C—D |
| 丙 | A—B、B—C、C—D、D—A |
| 丁 | A—B、A—C、A—D、A—E |
| 戊 | A—B、B—C、C—A、A—D、D—E、E—A |
| 己 | A—B、B—C、C—D、B—E |
A.甲乙丙一组,丁戊己一组
B.甲丙戊一组,乙丁己一组
C.甲丁戊一组,乙丙己一组
D.甲丙己一组,乙丁戊一组
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答案:B
六个网络均连通。甲只有A、D两个奇点,需1笔;乙的四个顶点度数均为3,需2笔;丙所有顶点度数均为2,需1笔;丁有四个度数为1的叶端,需2笔;戊的A度数为4,其余顶点度数为2,需1笔;己的A、B、D、E为奇点,需2笔。因此甲丙戊与乙丁己分别成组。独立构造核验:甲可走D→A→B→C→A;丙可走A→B→C→D→A;戊可走A→B→C→A→D→E→A。乙可拆为A→B→C→A→D→B和C→D;丁可拆为B→A→C和D→A→E;己可拆为A→B→C→D和B→E。以上路线均无重复、无遗漏。A、C、D均把一笔网络和两笔网络混在同组。
迁移维度:把零奇点与两奇点统一归入一笔类,跨外形比较拓扑性质。
原创迁移练习3
【教学模拟】一份线路底稿由下表三个互不连接的部分组成。表内已列出全部顶点和全部边,不存在其他交点。画线时可以抬笔,但不能在空白处补线,也不能重复描画任何边。画完整份底稿最少需要几笔?
| 部分 | 全部顶点 | 全部边 |
|---|---|---|
| 第一部分 | A、B、C | A—B、B—C、C—A |
| 第二部分 | D、E、F、G | D—E、D—F、D—G |
| 第三部分 | H、I、J | H—I、I—J |
A.2笔
B.3笔
C.4笔
D.5笔
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答案:C
应分别计算三个连通部分。第一部分没有奇点,是闭合三角环,需1笔;第二部分的D度数为3,E、F、G度数均为1,共4个奇点,需2笔;第三部分只有H、J两个奇点,需1笔。合计1+2+1=4笔。独立路线核验:A→B→C→A;E→D→F;D→G;H→I→J,共四笔覆盖全部边。若仅把全图6个奇点除以2,会误得3笔,因为这种算法漏掉了第一部分必须单独描画的闭合环。A、B低于必要笔数,D高于已有构造。
迁移维度:识别公式的连通前提,对互不连接的部分分别计算并求和。
原创迁移练习4
【教学模拟】两个闭合线路环在版面上的两个位置相交,现有两种连接设计。下表给出各设计的完整连接关系;同一设计中只有字母完全相同的端点才连接。方案二中的X1与X2、Y1与Y2分别处于相同版面位置,但采用跨线结构,彼此不连接,不能在两个环之间转移。除表中端点外没有其他连接。要求每条边恰好描画一次,两方案最少笔数依次是多少?
| 方案 | 全部边 |
|---|---|
| 方案一:两处相交位置均连接 | X—A、A—Y、Y—B、B—X、X—C、C—Y、Y—D、D—X |
| 方案二:两处均跨线不连接 | X1—A、A—Y1、Y1—B、B—X1、X2—C、C—Y2、Y2—D、D—X2 |
A.1笔、1笔
B.2笔、1笔
C.2笔、2笔
D.1笔、2笔
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答案:D
方案一连通,X、Y度数均为4,A、B、C、D度数均为2,没有奇点,需1笔。方案二是两个互不连接的闭合环,每个环需1笔,合计2笔。独立构造核验:方案一可走X→A→Y→B→X→C→Y→D→X;方案二分别走X1→A→Y1→B→X1和X2→C→Y2→D→X2。A误把跨线当连接;B把两种设计的结果颠倒;C高估了方案一所需笔数。两方案都没有奇点,但连通部分数不同,因而最少笔数不同。
迁移维度:区分视觉相交与实际连接,理解偶点交汇改变连通性时对笔画数的影响。
原创迁移练习5
【教学模拟】一个线路网络的全部原有边为O—A、O—B、O—C、O—D、O—E、O—F,七个字母表示七个不同顶点。现须从下列方案中选择一个,新增两条无向边。新增边只连接所列的两个端点,不经过其他顶点,也不产生其他连接。改造后,要求全部原有边和新增边均恰好描画一次。哪个方案能使改造后的网络一笔画完?
A.新增A—B、B—C
B.新增A—C、C—D
C.新增A—B、D—E
D.新增A—F、B—F
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答案:C
原网络连通,O度数为6,六个外围顶点度数均为1,共6个奇点。每新增一条边,其两个端点的度数各增加1,奇偶性分别翻转。A新增两边后,A、C变成偶点,B因增加2度仍是奇点,另有D、E、F三个奇点,共4个,需2笔。B同理仅A、D变偶,余下B、C、E、F四个奇点,需2笔。C使A、B、D、E四个顶点各增1度,仅C、F保持奇点,需1笔。D使A、B变偶,F增加2度仍为奇点,另有C、D、E,共4个奇点,需2笔。独立路线核验,C方案可走C→O→A→B→O→D→E→O→F,恰好覆盖6条原有边与2条新增边,故C唯一正确。
迁移维度:用新增边引起的奇偶翻转分析线路改造,避免把共享端点的两次变化误计为两次消除奇点。
引用与权威来源
常见问题
第57题的参考作答和依据是什么?
参考作答D。按随附原卷页图核验,排版方框不计入图形。六个内部图形均各自连通,①至⑥的奇点数依次为2、4、4、2、4、2,最少笔画数依次为1、2、2、1、2、1。因此①④⑥与②③⑤分别成组,选D。②的内部三角形上顶点和③的内部十字交点均为四度偶点;⑤有一个自由端点和三个三度接点。
本篇提供多少道原创迁移练习?
本篇含5道完整原创迁移练习,提供选项、参考答案与解析。原创情境和数据均为教学模拟。