Les vencimos

1º Bachillerato Matemáticas I · Ciencias y Tecnología

Lección 24 · Matemáticas I

Modelos en el plano: un grafo

Saber del curso (Decreto 40/2022, BOCyL), sentido espacial: un modelo geométrico del plano leído como figura, con vértices y aristas.

Objetivos

Explicación

El modelo es un grafo dibujado en el plano. Hay seis vértices: A, B, C, D, E y F. No representan poblaciones ni cantidades medidas: son puntos del dibujo, y las aristas son los segmentos que los unen.

El grafo no está dirigido. La arista que une A con B se escribe AB, y es la misma que BA.

Lista de aristas, leída del dibujo:

AB, BC, CD, DE, EF, FA y BD.

Son 7. Las seis primeras forman el contorno. BD es la cuerda que cruza por dentro, de B a D.

El grado de un vértice es el número de aristas que inciden en él. En un grafo sin dirección, cada arista suma uno al grado de cada extremo, así que la suma de todos los grados es el doble del número de aristas.

Condición que vamos a decidir en el dibujo: si existe un camino que pase exactamente una vez por cada arista. Puede repetir vértice. No puede repetir arista ni dejarse ninguna.

Ejemplo 1 · Del dibujo a grados

  1. A está en AB y en FA. Grado 2.
  2. B está en AB, en BC y en BD. Grado 3.
  3. C está en BC y en CD. Grado 2.
  4. D está en CD, en DE y en BD. Grado 3.
  5. E está en DE y en EF. Grado 2.
  6. F está en EF y en FA. Grado 2.

Suma: 2 + 3 = 5
5 + 2 = 7
7 + 3 = 10
10 + 2 = 12
12 + 2 = 14. Y 2·7 = 14. El dibujo y la lista no se contradicen.

Grados impares: solo B y D. Hay exactamente dos. Por eso, si existe un camino que use cada arista una vez, tiene que empezar en uno de esos dos vértices y acabar en el otro.

Ejemplo 2 · Un camino que usa cada arista una vez

Camino: B–A–F–E–D–C–B–D.

  1. B–A usa AB.
  2. A–F usa FA.
  3. F–E usa EF.
  4. E–D usa DE.
  5. D–C usa CD.
  6. C–B usa BC.
  7. B–D usa BD.

Salen las siete aristas de la lista: AB, FA, EF, DE, CD, BC y BD. Ninguna se repite y no falta ninguna. El camino empieza en B y acaba en D, los dos vértices de grado impar.

B aparece dos veces, al principio y en el penúltimo puesto. Eso está permitido: la condición habla de aristas, no de vértices.

Error típico

Rechazar el camino porque repite el vértice B. La condición no era «pasar una vez por cada vértice». Era «pasar una vez por cada arista». Un camino que no repite vértices, en este grafo, no puede cubrir las siete aristas: seis vértices seguidos solo producen cinco aristas.

El otro fallo es contar AB y BA como dos aristas. El grafo no tiene flechas. Si las doblas, la lista deja de tener 7 y la suma de grados deja de cuadrar con el dibujo.

Figura

Los seis vértices y las siete aristas. La cuerda es BD.

Grafo de seis vértices Vértices A, B, C, D, E y F. Aristas AB, BC, CD, DE, EF, FA y la cuerda BD. A B C D E F
Práctica · sigue el camino

El control es el número de aristas ya recorridas, de 0 a 7. El camino fijo es B–A–F–E–D–C–B–D.

A B C D E F

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Por qué funciona

Por qué: la suma tiene que ser 14

Cada una de las 7 aristas aporta 2 a la suma de grados, uno por extremo. 2·7 = 14, y 2 + 3 = 5
5 + 2 = 7
7 + 3 = 10
10 + 2 = 12
12 + 2 = 14. Si al contar un vértice te saliera otra suma, te has dejado una arista o has contado AB dos veces.

Por qué: el camino no se deja ninguna arista

Las siete usadas, leídas sin sentido, son AB, FA, EF, DE, CD, BC y BD. La lista del dibujo es AB, BC, CD, DE, EF, FA y BD. Es el mismo conjunto: siete aristas distintas, así que no falta ninguna y no sobra ninguna.

Por qué: el camino inverso también vale

Dar la vuelta es D–B–C–D–E–F–A–B. Las aristas, en orden, son BD, BC, CD, DE, EF, FA y AB. Otra vez las siete, sin repetir. Empieza en D y acaba en B. Encaja con los dos únicos grados impares.

Si tienes una placa (opcional)

No hace falta para la lección. Si tienes una placa, este boceto solo escribe por el puerto serie el orden del camino ya comprobado: B, A, F, E, D, C, B, D. Sirve para ver que el camino es una lista ordenada de vértices, la misma de la figura. No mide nada y no añade aristas.

/* Opcional. Orden del camino de la lección.
   La lección está completa sin esta placa. */
const char *orden[] = {"B", "A", "F", "E", "D", "C", "B", "D"};
void setup() {
  Serial.begin(9600);
}
void loop() {
  for (int i = 0; i < 8; i++) {
    Serial.println(orden[i]);
    delay(500);
  }
}

Resolución

Escribe el razonamiento completo. Si necesitas un boceto, dibújalo en el lienzo de esta misma página.

Cierre

Seis vértices, siete aristas, grados 2, 3, 2, 3, 2 y 2, suma 14. El camino B–A–F–E–D–C–B–D recorre cada arista una vez y acaba en el otro vértice de grado impar.

Reto

¿Puede empezar en A?

Di si un camino que use cada arista de este grafo exactamente una vez puede empezar en A. Apóyate en el grado de A, que ya está calculado, y no cambies la lista de aristas.

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