要证明G是2-边连通图当且仅当任意两个顶点之间至少有两条不含公共边的通路,我们可以进行以下两个方面的证明:
(1)如果G是2-边连通图,则任意两个顶点之间至少有两条不含公共边的通路。
(2)如果任意两个顶点之间至少有两条不含公共边的通路,则G是2-边连通图。
下面分别证明这两个方向的命题:
(1)假设G是2-边连通图。要证明任意两个顶点之间至少有两条不含公共边的通路,我们可以采用反证法。
假设存在两个顶点A和B,在G中只存在一条从A到B的路径P。由于G是2-边连通图,我们可以找到另外一条从A到B的路径Q,并且路径P和路径Q没有公共边。然而,由于路径P和路径Q没有公共边,它们的连接必然经过其他的边。考虑从A到B的路径R和从B到A的路径S,由于路径P和路径Q都经过顶点C,必然存在一条从A到B经过顶点C的路径,这条路径与路径P或路径Q必然有公共边,与假设矛盾。因此,假设不成立,即G是2-边连通图时,任意两个顶点之间至少有两条不含公共边的通路成立。
(2)假设任意两个顶点之间至少有两条不含公共边的通路。要证明G是2-边连通图,我们同样采用反证法。
假设G不是2-边连通图,则存在两个顶点A和B,不存在从A到B的路径。由于任意两个顶点之间至少有两条不含公共边的通路,我们可以找到一条从A到B的路径P和另一条从A到B的路径Q,并且路径P和路径Q没有公共边。这与假设矛盾,因为如果不存在从A到B的路径,那么路径P和路径Q必然有公共边。因此,假设不成立,即如果任意两个顶点之间至少有两条不含公共边的通路,则G是2-边连通图成立。
综上所述,我们证明了G是2-边连通图当且仅当任意两个顶点之间至少有两条不含公共边的通路。