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握手引理

Handshaking lemma

有限无向图中所有顶点度数之和等于边数的两倍。

条目类型
定理

形式陈述

有限无向图 G=(V,E),每条非环边对两个端点各贡献一次关联,因此

vVdeg(v)=2|E|.

若允许自环,则按自环对度数贡献 2 的标准约定,公式仍成立。直接推论是奇度顶点个数必为偶数。

直觉

每条无向边有两个端点,按顶点数关联次数与按边数端点次数是在数同一批关联对 (v,e)。自环若允许,会在同一顶点贡献两个端点,因此仍保持等式。奇度顶点数为偶数只是总度数为偶数的模二投影,却产生了许多存在性与不可能性结论。

例子与边界

三角形的三个顶点度数均为 2,总和为 6=2|E|。无限图中不能把有限求和公式无条件照搬;有向图则应分别统计入度与出度。

度数和为奇数的序列必不可实现,但偶数和只是必要条件。有限简单图中还需满足每个度数不超过 n1 以及全部前缀容量约束;Havel–Hakimi 构造和 Erdős–Gallai 充要条件见图度序列与可实现性

推论与应用

图中的顶点—边关联双重计数给出握手式,Euler 道判定用其奇偶推论限制端点。除以顶点数即可把总边数转成平均度,从而服务于稀疏性估计;结合平面图 Euler 公式与面度数双计数,又可推出平面边数上界。在完全图中,它也直接核对 n(n1)=2(n2),并展示双计数证明的基本套路。

参考资料
关系图谱6 个相邻概念 · 2 类关系

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