1. Гамильтоновы графы. Достаточные условия гамильтоновости графа. Теорема Дирака.
Граф называется гамильтоновым, если в нем имеется простой цикл, содержащий каждую вершину этого графа. Сам этот цикл также называется гамильтоновым. Гамильтоновой называют и простую цепь, содержащую каждую вершину графа.
Любой граф, содержащий две вершины степени 3, соединенные тремя простыми попарно непересекающимися цепями длины не менее двух, называется тэта-графом
Теорема 14.3. Каждый негамильтонов двусвязный граф содержит тэта-подграф.
Теорема 14.4. (O. Оре, 1960 г.). Если для любой пары и несмежных вершин графа G порядка n 3 выполняется неравенство deg u + deg v n , то G — гамильтонов граф.
Из этой теоремы непосредственно вытекает следующая
Теорема 14.5. (Г. Дирак, 1952 г.). Если в графе G порядка n 3 для любой вершины v выполняется неравенство deg v n /2, то G — гамильтонов граф.
2. Биномиальная формула.
Теорема 11.1. (бином Ньютона) Для натурального n справедлива формула
Перемножим
последовательно (a
+ b)
n
раз. Тогда получим сумму 2n
слагаемых вида d1d2…dn,
где di
(i
= 1, 2,…, n)
равно либо a,
либо b.
Разобьем все слагаемые на (n
+ 1) группу B0,
B1,…,
Bn,
отнеся к Bk
все те произведения, в которых b
встречается множителем k
раз, а a
встречается (n
– k)
раз. Число произведений в Bk
равно, очевидно,
(таким числом способов среди n
множителей d1d2…dn
можно выбрать k
множителей, которые будут равны b),
а каждое слагаемое из
равно
.
Поэтому
Числа
называются биномиальными
коэффициентами.
БИЛЕТ 13
1. Раскраска графов. Хроматическое число. Бихроматические графы. Алгоритм последовательной раскраски.
Пусть G — граф, k — натуральное число. Произвольная функция вида f : VG {1,2,…, k} называется вершинной k-раскраской, или просто k-раскраской, графа G.
Раскраска называется правильной, если f(u) f(v) для любых смежных вершин u и v. Граф, для которого существует правильная k-раскраска, называется k-раскрашиваемым (или раскрашиваемым k цветами).
Минимальное число k, при котором граф G является k-раскрашиваемым, называется хроматическим числом этого графа и обозначается (G). Если (G) = k, то граф G называется k-хроматическим.
Правильная k-раскраска графа G при k = (G) называется минимальной.
Очевидно, что граф является 1-хроматическим тогда и только тогда, когда он пустой, а 2-хроматическим — когда он двудольный и непустой. Обычно 2-хроматический граф называют бихроматическим. Поэтому теорему Кёнига о двудольных графах можно сформулировать в следующем виде:
Теорема 15.1. Непустой граф является бихроматическим тогда и только тогда, когда он не содержит циклов нечетной длины.
Алгоритм последовательной раскраски.
1. Произвольной вершине v1 графа G припишем цвет 1.
2.
Если вершины
раскрашены l
цветами 1,2,…, l,
l
i,
то новой произвольно взятой вершине
vi+1
припишем минимальный цвет, не использованный
при раскраске вершин из ее окружения.
Раскраска, к которой приводит описанный алгоритм, называется последовательной. Очевидно, что это — правильная раскраска.
2.
Число всех отображений, число сюръективных
отображений
конечных множеств (элементы в
неразличимы). Число сюръективных
отображений
.
Утверждение 7.6А.Число сюръективных отображений f : X Y* (элементы Y неразличимы) равно S(m, n).
Б. Число сюръективных отображений f : X Y равно n!S(m, n).
В.
Число всех отображений f
: X
Y*
равно
.
Каждое сюръективное отображение f множества X на множество Y порождает разбиение
X = f –1(y1) f –1(y2) f –1(y3) . . . f –1(yn), f –1(yi) для всех i.
Если два отображения f1 и f2 порождают одно и то же разбиение, значит существует такая перестановка (i1, i2,…, in) чисел 1,2,…,n, что f –1( yik ) = f –1( yk ), k = 1, 2,…, n. Это как раз и означает, что если элементы Y неразличимы, то f1 и f2 совпадают. Тем самым, пункт «А» доказан.
Любое сюръективное отображение f : X Y можно построить в два этапа: сначала разбить X на n непустых частей X1, X2, …, Xn (имея в виду, что все элементы из одной части будут отображаться в один и тот же элемент множества Y ), а затем для каждого такого разбиения (X1, X2, …, Xn ) выбрать в качестве f (X1), f( X2), …, f (Xn) различные элементы Y. Согласно пункту «А» имеется S(m, n) разных исходов первого этапа. Для любого исхода первого этапа имеется n! разных исходов второго этапа. Итого имеется n!S(m, n) возможностей.
Если f не является сюръективным, то прообразы некоторых s элементов из Y не существуют, т. е. f –1( yik ) = , k = 1, 2,…, s. Это порождает разбиение множества X на n – s непустых подмножеств, где s = 1, 2,…, n – 1. Суммируя по s и добавляя количество сюръективных отображений, получим требуемое.
