Razni pojmi Hamiltonov graf
Transcription
Razni pojmi Hamiltonov graf
Razni pojmi - d-regularen graf ima vse točke stopnje d Hamiltonov graf - izomorfizem grafov (enaka grafa, ampak drugače narisana) - graf je Hamiltonov, če vsebuje kak Hamiltonov cikelj št. točk, št. povezav, stopnje točk, št. dolžine ciklov enako - Hamiltonova pot je pot v grafu, ki gre preko vsake - premer grafa je dolžina najdaljše poti v grafu točke natanko enkrat - ožina v grafu je število vozlišč (točk) najkrajšega cikla v grafu - Hamiltonov cikelj je skljenjena Hamiltonova pot - V(G) - množica točk - Hamiltonovi grafi so povezani V ( K n ) = n (število točk) - če odstranimo k točk, imamo največ k komponent (če jih je več, graf ni Hamiltonov) V ( K n ,m ) = n + m - razpad v dvodelnih grafih: v1 množica "belih" točk, v 2 χ ( K n ,m ) = 2 (dvodelen graf) - kromatično število (število barv) pa množica "črnih" točk, če v1 ≠ v2 , potem graf ni H. χ (Kn ) = n - E(G) - množica povezav n ⋅ (n − 1) za poln graf (število povezav) E(Kn ) = 2 - deg(x) - število povezav v točki x (stopnje točke) - K n - poln graf na n točkah (vse točke povezane, razen same vase) - Pn - pot na n točkah; Dn - drevo na n točkah E ( Pn ) = E ( Dn ) = n − 1 - Cn - cikličen graf na n točkah E (Cn ) = n - Qn - hiperkocka Diracov zadostni pogoj V (Qn ) = 2 n - naj bo G graf z vsaj tremi točkami ( V (G ) = n ≥ 3) n −1 E (Qn ) = n ⋅ 2 n χ (Qn ) = 2 - če za vsako točko v velja deg(v) ≥ , potem je graf Hamiltonov 2 - Ω(G) - število povezanih komponent (spodaj primer) izrek: če ∃G ⊆ V (G ) , tako, da je Ω(G \ S ) = S , potem graf nima H. cikla Lastnosti dreves (naj bo T drevo z n točkami in m povezavami) če ∃G ⊆ V (G ) , če je Ω(G \ S ) = S + 1 , potem graf nima H. poti - drevo je povezan graf brez ciklov (graf je povezan gozd) - Eulerjeva pot - pot/sprehod v grafu, ki vsebuje vse povezave - gozd je graf brez ciklov (povezane komponente grafa so drevesa) (cikelj/obhod = sklenjena pot) E. cikelj obstaja, če so vse točke sode stopnje - vsako drevo in vsak gozd je dvodelen graf E. pot obstaja, če so vse točke lihe stopnje ali točno dve točki sta lihe stopnje - T je povezan graf, T je brez ciklov, m = n − 1 n točke, m povezave - Hamiltonova pot - pot/sprehod v grafu, ki vsebuje vse točke - vsaka povezava v T je prerezna (cikelj/obhod = sklenjena pot) - za poljubni točki u in v obstaja natanko ena u − v pot v T - sosednostna matrika - gledaš sosednje točke - če drevesu T dodamo katerokoli novo povezavo, vsebuje dobljeni A= a b c d graf natanko en cikelj a 0 1 0 1 Barvanje grafov b 1 0 1 0 - kromatično število χ (G) je najmanjše c 0 1 0 1 število k, za katerega obstaja k-barvanje točk grafa Barvanje točk grafa d 1 0 1 0 χ (G) ≤ V(G) ω ( G ) velikost največjega polnega podgrafa v G - incidenčna matrika - gledaš stopnjo točk χ (G) ≤ 2 ⇐⇒ G dvodelen I= 1 2 3 4 χ (G ) = 1 ⇐⇒ G je brez povezav - velja ω (G ) ≤ 2 ntk je G brez trikotnikov a 0 1 0 0 - ∆ (G ) - označuje največjo stopnjo točke v grafu G χ ( K n ) = n, χ ( K n ) = 1 - δ (G )- označuje najmanjšo stopnjo točke v grafu G χ (G ) = V (G ) ⇐⇒ G je poln graf b 0 1 0 0 - izrek: ω (G ) ≤ χ (G ) ≤ ∆ (G ) + 1 χ ( K m ,n ) = 2 c 0 1 0 0 χ (T ) = 2, če je T drevo in ima - izrek (Brooks): če je G povezan 2, n sod graf, če G ni niti lih cikelj niti d 0 1 0 0 vsaj dve točki, χ ( Pn ) = χ (Cn ) = poln graf, potem je χ (G ) ≤ ∆ (G ) 3, n lih Prerezne točke in povezave - v ∈ V (G ) je prerezna točka grafa G, če ima G − v strogo več povezanih komponent kot G - e ∈ E (G ) je prerezna povezava grafa G, če ima G − e strogo več povezanih komponent kot G - trditev: e ∈ E (G ) je prerezna povezava ntk e ne leži na nobenem ciklu v grafu G Vpeto drevo - naj bo G graf in H ⊆ G. H je vpeto drevo, če je H vpet podgraf v G in če je H drevo - izrek: G je povezan ntk ima vsaj eno vpeto drevo - trditev: če je T drevo in V (T ) ≥ 2 , potem ima T vsaj dva lista - posledica: če je G povezan in V (G ) ≥ 2 , potem vsebuje G vsaj dve neprerezni točki χ (Qd ) = 2, če d ≥ 1 - barvanje ravninskih grafov: izrek (štirih barv): če je G ravninski, potem je χ (G) ≤ 4 Ravninski grafi Eulerjeva formula - graf je ravninski, če se ga da narisati v ravnini (ne da bi se povezave sekale) - najpreprosteje: najdemo H. cikelj, ga prerišemo v obliki kroga in nato dopolnimo povezave, če se ga da narisati ne da bi se povezave sekale, je ravninski - ravninski graf z n ≥ 3 točkami ima največ 3n − 6 povezav - če je G ravninski, potem je δ (G) ≤ 5 - izrek (Kuratowski): graf G je ravninski ntk G ne vsebuje podgrafa izomorfnega subdiviziji K 5 ali K 3,3 - dvodelni graf z n ≥ 3 točkami ima največ 2n − 4 povezav - npr.: K 3,3 - subdivizija: graf H je subdivizija grafa G, če graf H dobimo iz grafa G tako, da na vsaki povezavi dodamo nekaj točk stopnje 2 (primer spodaj) - velja za ravninske grafe - naj bo G graf, n število točk, m število povezav in f število lic - formula: n − m + f = 2 - posledica: G je povezan ravninski graf, vsaka njegova risba ima isto število lic - lica so kot "ploskve", ki obdajajo graf imamo recimo navaden trikotnik. Zunaj je eno lice, znotraj pa drugo Algebra notranja operacija → grupoid - naravna števila {1, 2,3,...} + asociativnost → polgrupa - cela števila {−2, −1, 0,1, 2,3,...} + enota → monoid - racionalna števila {ulomki + } + vsi elementi obrnljivi (inverzi) → grupa + komutativnost → abelova grupa - realna števila {koreni + } - asociativnost - kompleksna števila {i-ji + } a o (b o c ) = ( a o b ) o c ∈ ∈ ∈ ∈ - enota (e) leva enota: e o a = a Primer: desna enota: a o e = a ( , o) enota: e o a = a o e = a a o b = ab primer: 1 ⋅ x = x a) ali je grupoid? - ja - inverzi x je inverz a ⇔ x o a = a o x = e če je a ∈ in b ∈ , potem je tudi a b ∈ x = a −1 b) ali je asociativno? - ne a −1 o a = e (bc ) ( 34 ) levo: a o ( b o c ) = a o bc = a 2 = 281 a o a −1 = e 4 c e−1 = e desno: ( a o b ) o c = a b o c = a b 23 = 84 - komutativnost c) ali obstaja enota? - ne, obstaja samo desna a ob = boa leva: e o a = a ⇒ e a ≠ a - absorbcijski element woa = w desna: a o e = a ⇒ a e = a1 ⇒ e = 1 primer: 0 ⋅ x = 0 d) ali obstaja absorbcijski element? - ne, obstaja samo levi - pravilo krajšanja levi: w o a = w ⇒ wa = w ⇒ a = 1 xoa = xob ⇒ a = b w ( ) ( ) ( ) ( ) desni: a o w = w ⇒ a ≠ w Permutacije dopolni do polgrupe - permutacija na A je vsaka bijektivna preslikava f : A → A - permutacija reda n je permutacija v {1, 2,..., n} . Množico vseh permutacij reda n imenujemo simetrična grupa reda n in jo označimo z S n - primer: 1 2 3 4 - permutacija reda 4 2 3 4 1 - na naraven način velja: S1 ⊆ S 2 ⊆ S3 ⊆ ... Produkt permutacij - ni komutativen 1 2 3 4 5 6 7 π = 2 3 4 1 7 6 5 1 2 3 4 5 6 7 ψ = 7 5 4 2 3 1 6 1 2 3 4 5 6 π ∗ψ = 2 3 4 1 7 6 1 →2 1 2 3 4 5 6 7 = 5 4 2 7 6 1 3 1 2 3 4 5 6 ψ ∗π = 7 5 4 2 3 1 1 2 3 4 5 6 7 = 5 7 1 3 4 2 6 |a b c o__________ a c a b b a b c Cayleyeva tabela - grupa ne more biti, če imamo ponovitev enega znaka v isti vrstici ali istem stolpcu - Abelova grupa je po diagonalah simetična G = {0,1, 2} - definirajmo sestevanje + |0 1 2 __________ 0 0 1 2 1 1 2 3 2 2 3 4 |a b c o__________ a b c c b a b b c a b c asociativnost ne moremo videti iz tabele, lahko pa si z njo pomagamo. Grupa S primer: n - n je število elementov (a o a) o b = a o (a ob) naj bodo ,ψ ,σ ∈ Sn π b ob = a o c π ∗ψ ∈ S n b≠c −1 ugotovimo, da ni asociativno π ∈ Sn π ∗ (ψ ∗ σ ) = (π ∗ψ ) ∗ σ * red a = 2 (π ∗ψ ) −1 = π −1 ∗ψ −1 - pomeni a 2 = e π ∗ π −1 = π −1 ∗ π = id * red b = 3 π ∗ id = id ∗ π = π - pomeni b3 = b 2 o b = e - izrek: ( Sn , ∗) je grupa. Njena moč Sn je enaka n! c b c a za polgrupo velja, da je asociativna c o a = (a o a ) o a = a o (a o a) = a o c = b c o b = ( a o a ) o b = a o ( a o b) = a o a = c * če imaš bolj prazno tabelco, si pomagaš z enoto, asoc.,... odvisno kaj bi radi dobili Ciklična struktura permutacije - je število dolžin posameznih ciklov v zapisu permutacije z dis. cikli - ciklična struktura permutacije π j 4+2+1 - ciklična struktura permutacije ψ je 4+3 - 1-ciklu pravimo tudi fiksna točka permutacije - 2-ciklu pravimo tranzpozicija (včasih tudi inverzija) Inverzna permutacija * identiteto lahko izpustimo, ampak jo moramo tudi 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 upoštevati pri določenih primerih π = ψ = primer: 2 3 4 1 7 6 5 7 5 4 2 3 1 6 (14)(28)(36)(5) ∗ (18526)(34)(7) 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 7 1 2 3 4 5 6 7 π −1 = ψ −1 = (14)(28)(36) ∗ (18526)(34) = ∗ = 4 1 2 3 7 6 5 6 4 5 3 2 7 1 = (13)(2 5 )(486) 5 7 5 4 2 3 1 6 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 tle moraš pazit, ker v prvem ...2... 2→ 5 π ∗ π −1 = ∗ = delu se 5 → 5 2 3 4 1 7 6 5 4 1 2 3 7 6 5 1 2 3 4 5 6 7 red (α ) = lcm(dolžine ciklov) = 1 2 3 4 5 6 7 lcm - najmanjši skupni večkratnik 7 1 2 3 4 5 6 7 ∗ = Zapis permutacije s transpozicijami 6 2 3 4 1 7 6 5 - vsako permutacijo (iz S n , n ≥ 2) lahko zapisemo kot produkt transpozicij (2-ciklov) (12345) = (12)(13)(14)(15) (123456) = (12)(13)(14)(15)(16) id = (12)(12) ψ = (176)(2534) = (17)(16)(25)(23)(24) ϕ = (34512) = (34)(35)(31)(32) Potenciranje permutacij in ciklov - permutacije: če je α permutacija iz enega cikla, dolžine n, je permutacija a k sestavljena iz gcd(n, k ) dis. ciklov, n ki so vsi iste dolžine gcd(n, k ) Parnost permutacij - izrek (o parnosti permutacij): denimo, da lahko permutacijo π zapišemo kot produkt m transpozicij, pa tudi kot produkt (morda drugih) n transpozicij. Potem je m ≡ n(mod 2) - permutacija je soda, če jo lahko zapišemo kot produkt sodo mnogo transpozicij, permutacija je liha, če jo lahko zapišemo kot produkt liho mnogo transpozicij 1 2 3 4 5 6 7 π = inverzije v permutaciji π : 12,13,14,56,57,67 2 3 4 1 7 6 5 π = (1234)(57)(6) = (12)(13)(14)(57)- zadnjo 6 lahko pozabimo. Permutacija je soda in ima sodo mnogo inverzij (6 inverzij) - pravimo, da sta (v permutaciji π ) števili 1 in 2 v inverziji, ker sta v spodnji vrstici tabelice v napačnem vrstnem redu: 1 je manjše kot 2, toda 2 je zapisana pred 1 * α n = id α −1 = a n −1 * naj bo π = α1 ∗ α 2 ∗ ... ∗ α m , potem je π k = α1k ∗ α 2 k ∗ ... ∗ α m k π = (1234)(57) π 2 = (1234)(57) ∗ (1234)(57) = (1234) 2 (57)2 π 3 = (1234)(57) ∗ (1234)(57) ∗ (1234)(57) = (1234)3 (57)3 - cikli α = (12345) α 2 = (12345) ∗ (12345) = (13524) α = (1357)(2468) α 3 = α 2 ∗ α = (13524) ∗ (12345) = (14253) α 4 = α 3 ∗ α = (14253) ∗ (12345) = (15432) = (54321) = α −1 β = (153)(264)(78) γ = (15)(28) α 5 = α 4 ∗ α = (54321) ∗ (12345) = (1)(2)(3)(4)(5) = id / ∗ β −1 α ∗X ∗β =γ α 6 = α 5 * α = id * α = α −1 −1 7 2 X ∗ ∗ ∗ = ∗ α β β γ β α =α 721 = 144 ∗ α 5 ∗ α α________________ α ∗ X ∗ id = γ ∗ β −1 −1 ψ = (176)(2534) α ∗/ α ∗ X = γ ∗ β −1 ψ 2007 = (176) 2007 (2534)2007 = (176)3⋅669+ 0 (2534)4⋅501+ 3 = −1 α ∗ α ∗ X = α −1 ∗ γ ∗ β −1 = (176) 0 (2534)3 = id ∗ (2534)3 = (2534)3 = (4352) ________________ X = α −1 ∗ γ ∗ β −1 β = (123456) 2 X = (7531)(8642) ∗ (15)(28) ∗ (351)(462)(87) β = (123456) ∗ (123456) = (135)(246) X = (182473)(5)(6) β 3 = (135)(246) ∗ (123456) = (14)(25)(36) β 4 = (14)(25)(36) ∗ (123456) = (153)(264) β 5 = (153)(264) ∗ (123456) = (165432) = (654321) = β −1 β 6 = (654321) ∗ (123456) = (1)(2)(3)(4)(5)(6) = id * če imaš kvadratno enačbo, rešiš enako kot navadno, le da na koncu narediš transpozicije (inverzije) - če je na sodo potenco, mora imeti cikelj sodo mnogo transpozicij, če ne, ni rešljivo - če je na liho potenco, mora imeti cikelj liho mnogo transpozicij, če ne, ni rešljivo