Air Routes in Aerostan


Air Routes in Aerostan

题目

航空之国Aerostan有三家航空公司,在该国15座城市之间的若干城市对开通航线。

如果这三家航空公司中任意一家破产后,剩下的航线网络仍能连通全部城市, 那么Aerostan全国航线总数的最小可能值是多少?

分析

设三家航空公司的航线数分别为\(a,b,c\)

任意一家破产后,剩下两家仍要连通15个城市。连通15个点至少需要\(14\)条边,因此有必须满足:\(a+b\ge14,\quad a+c\ge14,\quad b+c\ge14\)

因此容易得到:\(2(a+b+c)\ge42\Rightarrow a+b+c\ge21\)

那么21条航线是不是够了?

若取\(a=b=c=7\),则三组两两和都恰好是\(14\)

只要把15个城市的航线安排成:任意两家合起来正好构成一棵覆盖15个城市的生成树(14条边),那么“任意一家破产后其余两家仍连通”就成立。

这么说比较抽象,我们用图来表示其中的两种航线安排方式:

第一种方法是,选择1个城市作为中转城市,另外14个城市分为2组,每组7个城市。两家航司分别连接该中转城市到7个城市。这样就有14条航线。第三家航司连接上述14个城市,且两两配对。图中用三种颜色的线表示了这三种航线。

第二种方式也叫“朋友网络”(“朋友图”,或者“风车网络/图”)。它的特点是,每两个人都有一个唯一的、共同的朋友,也就是中间的那个点。

思考

如果总的城市数字是偶数,会怎样?

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