本题导读

本题考查平面图顶点染色问题,通过对对称顶点 或 的颜色同异分类讨论求解。

📌【题干】

Question

(2010年天津卷(理)) 如图,用四种不同颜色给图中的 六个点涂色,要求每个点涂一种颜色,且图中每条线段的两个端点涂不同颜色,则不同的涂色方法有()

A. 种    B. 种    C. 种    D. 种

🔍【思路分析】

破题导航

  1. 分析图形对称性:
  • 节点 与 相连;节点 与 相连;
  • 考虑先对中间轴 涂色,或者按图形上下对称对顶点分类讨论。
  1. 按 颜色分类:
  • 有 种选法; 与 有线段相连,故 有 种选法(两点颜色必不同)。
  1. 分析剩余顶点 与 :
  • 对上三角 : 邻接 ,且 相连。
  • 对下三角 : 邻接 ,且 相连。
  • 注意 还与 相连, 还与 相连,利用分类讨论(如 同色与异色)准确计数。

✅【答案】

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B

✍【详细解析】

Abstract

第一步:先给 涂色

  • 点有 种颜色可选;
  • 与 相连,故 点有 种颜色可选。 此时 颜色组合有 种。 不妨设 涂颜色 1, 涂颜色 2。此时剩余可选颜色为 以及颜色 1 和 2。

第二步:对上区域 和下区域 涂色

  • 步骤 1:涂 均不能涂 的颜色(1),且 相连,故 涂不同颜色,且都不为 1:
  • 从剩余 3 种颜色(2, 3, 4)中为 选择不同颜色,共有 种填法。

在这 6 种填法中,分为两类讨论 是否包含 的颜色(2):

  • 类 1: 中有一个涂了 的颜色(2)(如 或 ) 种数: 种。
    • 设 :
      • 邻接 和 ,所以 不能涂 2,共有 种选法;
      • 邻接 和 ,所以 不能与 2, 3 及 同色,当 确定后,分析 的种数:
        • 若 涂 3(与 同): 不能为 2, 3,可涂 1 或 4(2 种);
        • 若 涂 1 或 4(2 种): 不能为 2, 3 和 ,剩余 1 种。
        • 故对每个确定情况, 共有 种选法。
  • 类 2: 都不涂 的颜色(2)(即 使用颜色 3, 4) 种数: 种(即 或 )。
    • 设 :
      • 邻接 和 ,所以 不能涂 2, 3,只能涂 1 或 4(2 种);
      • 邻接 和 :
        • 若 涂 4: 不能为 2, 4,可涂 1 或 3(2 种);
        • 若 涂 1: 不能为 2, 4, 1,只能涂 3(1 种);
        • 故 共有 种选法。

第三步:计算总涂色方法数

结合第二步分类:

  • 类 1(4 种组合):每种组合下 有 4 种选法 种;
  • 类 2(2 种组合):每种组合下 有 3 种选法 种。

故 共有 种涂色法。

乘以 的 12 种涂法:

故选 B

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:图着色计数与分类加法/分步乘法计数原理。
  2. 核心方法:轴心点 优先涂色 环形节点同色/异色分类讨论。
  3. 避坑指南:注意 与 、 与 之间有线段相连,涂色时切勿漏算这两个约束条件。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源:图论中的“色数与色多项式”高考创新应用题。
  2. 结论推广:对包含多重环路的对称结构,优先选择度数最高(连接线最多)的节点进行突破。

🔗【关联脉络】

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