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解法: オイラーの次数による論証(1736年)

ステップ 5/6: 対応づけの議論からオイラーの正確な基準へ
ざっくり言うと

先ほどの対応づけの議論は一方向を直接に証明する:オイラー路が奇数次数の陸地を二つより多く持つことは決してない、なぜなら余分な橋が残り得るのは始点と終点だけだからである。より手間がかかる——そして1873年にCarl Hierholzerが厳密に確立した——のは逆方向である:奇数次数の頂点が 00 個または 22 個であることは必要条件であるだけでなく、そのような経路の存在を実際に保証するのに十分でもあり、しかも橋を一本も取り残さない構成法が存在する。

#{v∈V:deg⁡(v) mod 2=1}∈{0,2}\#\{v \in V : \deg(v) \bmod 2 = 1\} \in \{0, 2\}
詳しい解説

前のステップはすでにオイラーの基準の「必要」の半分を直接示している:連結グラフが各辺をちょうど一度ずつ渡る経路を持つならば、奇数次数の頂点の個数は 00(経路が始点に戻る閉路の場合)、または、ちょうど 22(その二頂点が始点と終点でなければならない開いた経路の場合)のいずれかである。

逆——連結グラフにおいて奇数次数の頂点が 00 個または 22 個であることが十分でもある——というのがより難しい半分である。オイラーは1736年の論文でこれを完全な証明なしに主張し、Carl Hierholzerが1873年に、閉じたループをつなぎ合わせることでそのような経路を構成する完全な構成的議論を与えた(Biggs, Lloyd & Wilson 1976, 第2章)。

二つの方向を合わせると、#{v∈V:deg⁡(v) mod 2=1}∈{0,2}\#\{v \in V : \deg(v) \bmod 2 = 1\} \in \{0, 2\} という正確な判定法が得られ、これはどんな連結グラフにも当てはまる。これこそが、この結果が一つの都市についての観察に留まらず、あらゆる可能な橋の配置を解決する本物の定理である理由である。

このステップで使う知識
よくある間違い. 総次数が偶数であること(二つ前のステップの握手補題)はどんなグラフでも自動的に成り立ち、それ自体では何も証明しない。鋭い基準が必要とするのは、個々に奇数次数を持つ頂点の実際の個数であり、単に総和が偶数であることよりもはるかに強い要求である。