有限图 G 是链或圈的充要条件是:G为连通图,且其中奇顶点的数目等于0或者2。有限连通图 G 是圈当且仅当它没有奇顶点[2]。
证明[2][3]:
必要性:如果一个图能一笔画成,那么对每一个顶点,要么路径中“进入”这个点的边数等于“离开”这个点的边数:这时点的度为偶数。要么两者相差一:这时这个点必然是起点或终点之一。注意到有起点就必然有终点,因此奇顶点的数目要么是0,要么是2。
充分性:
如果图中没有奇顶点,那么随便选一个点出发,连一个圈 C1。如果这个圈就是原图,那么结束。如果不是,那么由于原图是连通的,C1 和原图的其它部分必然有公共顶点 s1。从这一点出发,在原图的剩余部分中重复上述步骤。由于原图是有限图,经过若干步后,全图被分为一些圈。由于两个相连的圈就是一个圈,原来的图也就是一个圈了。
如果图中有两个奇顶点 u 和 v,那么加多一条边将它们连上后得到一个无奇顶点的有限连通图。由上知这个图是一个圈,因此去掉新加的边後成为一条链,起点和终点是 u 和 v。
[编辑] 定理二
如果有限连通图 G 有 2k 个奇顶点,那么它可以用 k 笔画成,并且至少要用 k 笔画成[2]。
证明[2][3]:将这 2k 个奇顶点分成 k 对後分别连起,则得到一个无奇顶点的有限连通图。由上知这个图是一个圈,因此去掉新加的边後至多成为 k 条链,因此必然可以用 k 笔画成。但是假设全图可以分为 q 条链,则由定理一知,每条链中只有两个奇顶点,于是 2q \ge 2k。因此必定要 k 笔画成。