Полный граф

Полный граф
K7, полный граф с 7 вершинами
K7, полный граф с 7 вершинами
Вершин n
Рёбер
Диаметр
Обхват
Автоморфизмы n! (Sn)
Хроматическое число n
Хроматический индекс n если n - нечётное,
иначе n − 1
Спектр
Свойства
Обозначение Kn
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе

По́лный граф — простой неориентированный граф, в котором каждая пара различных вершин смежна.[1] По́лный ориенти́рованный графориентированный граф, в котором каждая пара различных вершин соединена парой ребер с противоположными ориентациями.[2] Принято считать, что теория графов берет свое начало с решения Леонардом Эйлером задачи о семи кёнигсбергских мостах, датированного 1736 годом, однако изображения полных графов, вершины которых располагаются в вершинах правильных многоугольников, встречаются ещё в 13 веке, в работе Раймунда Луллия.[3] Подобные рисунки иногда называют мистическими розами.[4]

Полный граф на рисунке из труда Ars Magna Раймунда Луллия.

Обычно полный граф с вершинами обозначается через . Некоторые источники утверждают, что буква в этом обозначении является сокращением от немецкого слова нем. komplett,[5] в переводе на русский – «полный, целый», однако оригинальное название полного графа на немецком, нем. vollständiger Graph, не содержит буквы . По другой версии, такое обозначение полному графу было дано в честь Казимежа Куратовского, подчеркивая его вклад в развитие теории графов.[6]

Комбинаторные свойства

  • Полный граф с вершинами имеет рёбер, это треугольное число.
  • Полный граф с вершинами является регулярным графом степени .
  • Любой полный граф является своей максимальной кликой.
  • Граф является -связным[англ.].
  • Дополнение графа – это пустой граф, то есть граф без рёбер.
  • Полный граф, каждое ребро которого снабжено ориентацией, называется турниром.
  • В полном графе не может быть независимого множества более чем из одной вершины.[7]
  • Пусть , а – семейство деревьев ограниченных степеней, где для любого число вершин дерева равно . Тогда граф можно разложить на деревья , то есть существуют попарно рёберно-непересекающиеся копии графов в графе , и каждое ребро графа принадлежит хотя бы одной из этих копий.[8]
  • Число различных путей между двумя выделенными вершинами в полном графе вычисляется[9] по формуле , где через обозначена постоянная Эйлера, и
  • Индексы Хосойи (полные числа паросочетаний) полного графа являются телефонными числами[англ.] (-ое телефонное число – это число различных вариантов, которыми из человек можно выбрать набор пар людей, которые будут одновременно созваниваться друг с другом по телефону; в частности можно выбрать пустой набор), причем на полных графах реализуются максимально возможные значения индекса Хосойи для -вершинного графа.[10] Эти индексы образуют последовательность
    1, 1, 2, 4, 10, 26, 76, 232, 764, 2620, 9496, 35696, 140152, 568504, 2390480, 10349536, 46206736, ... последовательность A000085 в OEIS.
  • Число совершенных паросочетаний графа с чётным определяется с помощью двойного факториала и равняется .[11]
  • Теорема Рамсея: Для любых натуральных чисел в любой -цветной раскраске рёбер достаточно большого полного графа содержится полный подграф с вершинами для некоторого цвета . В частности, для любых и , достаточно большой полный граф двухцветной (чёрно-белой) раскраски, содержит либо полный чёрный подграф из вершин, либо полный белый подграф из вершин.[12]
  • Теорема Турана: Обозначим через максимальное количество рёбер, которое может иметь граф с вершинами, не содержащий подграфа, изоморфного . Тогда, если , где — остаток от деления на , то этот максимум равен Среди всех графов на вершинах, не содержащих подграфа , этот максимум по количеству рёбер достигается на графе , определяемом следующим образом. Пусть это граф с вершинами, разобьём все вершины на «почти равных» групп (то есть возьмём групп по вершине и групп по вершин, если с остатком ) и соединим рёбрами все пары вершин из разных групп. Таким образом получим -дольный граф.[13]
  • Теорема Кэли о числе деревьев: Число остовных деревьев в полном графе равно [14]

Геометрические и топологические свойства

Число пересечений

Известна верхняя оценка на число пересечений полного графа, а именно . Впервые, в конце пятидесятых, вопрос о существовании такой оценки выдвинул Энтони Хилл,[15] известный британский художник-абстракционист. Ему удалось разработать несколько особых методов изображения полных графов, позволивших в дальнейшем эффективно исследовать их числа пересечений. Один из таких методов известен как «рисунок на алюминиевой банке», а другой – как «изображения Харари-Хилла».[16] Анализируя эти методы изображения математикам Блажеку и Коману удалось подтвердить[17] оценку Хилла для всех полных графов в 1964 году. Стоит отметить, что Хилл выдвинул куда более сильную гипотезу, а именно . Эта гипотеза известна как гипотеза Хилла и на данный момент подтверждена только для нескольких малых .[18] Гипотезу Хилла иногда называют гипотезой Гая, в честь британского математика Ричарда Гая, в чьей работе[19] за 1960 год содержатся прямые намеки на данный вопрос, или гипотезой Харари-Хилла, так как работа[20] Энтони Хилла и Фрэнка Харари за 1963 год, видимо, самая ранняя опубликованная математическая статья, содержащая точную формулировку этой гипотезы.[21] Полные графы при являются планарными, то есть их число пересечений равно 0. В 1972 году Гай показал,[22] что гипотеза Хилла верна для всех , а в 2007 году Шэнджунь Пэн и Брюс Рихтер подтвердили[23] гипотезу Хилла для . В 2015 году Дэн Макуиллан, Шэнджунь Пэн и Брюс Рихтер выяснили,[24] что является нечетным числом, лежащим между 219 и 225 включительно. Вся известная на данный момент информация о точных значениях чисел пересечений полных графов представлена в таблице ниже.

или

Кроме того, в 1969 году Гай получил[25] нижнюю оценку на число пересечений полного графа, а именно . При этом, ещё в 1960 году он обнаружил,[19] что существует предел , где , а в 2007 году Этьен де Клерк, Дмитрий Пасечник и Александр Схрейвер выяснили,[26] что верна оценка

.

Число прямолинейных пересечений

Для и число прямолинейных пересечений графа , которое обычно обозначается через , совпадает с его обыкновенным числом пересечений. Однако, число прямолинейных пересечений графа равно , тогда как .[20] В 2001 году Алекс Бродский, Стефан Дуроше и Эллен Гетнер[англ.] выяснили,[27] что число прямолинейных пересечений графа равно 62, при . На данный момент точные значения известны для и . Суть точного вычисления заключается в нахождении соответствующих (и совпадающих) нижних и верхних оценок. Нижние оценки для были построены[28] совместно математиками Бернардо Абрего, Сильвией Фернандес-Мерчант, Хесусом Леаньосом и Геласио Салазаром в 2012 году, нижняя оценка для построена[29] совместно математиками Марио Сетина, Сесаром Эрнандес-Велесом, Хесусом Леаньосом и Кристобалем Вильялобос Гильеном в 2012 году, а все верхние оценки получены австрийским математиком Освином Айххольцером[30]. Кроме того, Айххольцер опубликовал[30] на своем сайте суммарную информацию обо всех известных на данный момент нижних и верхних оценках на вплоть до . Ниже приведена таблица с соответствующими оценками для .

или
, или

В 1994 году Эдвард Р. Шайнерман[англ.] и Герберт С. Уилф[англ.] обнаружили[31] неожиданную связь между числом прямолинейных пересечений графа и задачей Сильвестра "о четырех точках" из вероятностной геометрии.[32] Пусть — открытое множество на плоскости с конечной мерой Лебега. Обозначим через вероятность того, что если в равномерно и случайно выбраны четыре точки независимо друг от друга, то их выпуклая оболочка является четырехугольником, а через – инфимум значений по всем таким . Тогда верно равенство

где обозначает соответствующий биномиальный коэффициент. Продолжительное время уточнялись[33] верхняя и нижняя оценки на константу , и на данный момент лучшая нижняя[34] и лучшая верхняя[28] оценки получены совместно математиками Бернардо Абрего, Сильвией Фернандес-Мерчант, Хесусом Леаньосом и Геласио Салазаром, и составляют

Книжное вложение с тремя страницами для графа

Планарность и книжная толщина

Графы с по являются планарными. Полные графы с большим количеством вершин не являются планарными, так как содержат подграф и, следовательно, не удовлетворяют критерию Понтрягина — Куратовского.[35]

При граф является 1-планарным графом, но при граф не является 1-планарным.[36]

Книжная толщина графа равна . Для любых граф имеет книжную толщину в точности .[37]

Симплексы и многогранники

Интерактивное изображение многогранника Часара. Водите мышью влево и вправо чтобы поворачивать SVG изображение.

Полный граф образуется из вершин и ребер (n-1)-симплекса. Так, например, геометрически образует множество вершин и ребер треугольника, – тетраэдра и так далее. Объединение всех семи вершин и двадцати одного ребра многогранника Часара, топологически эквивалентного тору, образует полный граф .

Граф 2-смежностного многогранника является полным графом.

Зацепленность и заузленность

Граф не имеет незацепленного вложения, а более точно, как доказали Джон Хортон Конвей и Кэмерон Гордон[англ.] в 1983 году, для любого вложения в трехмерное пространство существует два таких цикла в , образы которых при вложении имеют нечетный коэффициент зацепления.[38] А для любого вложения графа в трехмерное пространство существует такой гамильтонов цикл в , образ которого при вложении имеет нетривиальный инвариант Арфа[англ.], то есть является нетривиальным узлом.[38] В 2002 году Эрика Флапан[англ.] доказала, что для любого найдется такое , что каждое вложение графа в содержит двукомпонентное зацепление, коэффициент зацепления которого равен .[39] А кроме того, для любого найдется такое , что каждое вложение графа в содержит узел , такой что , где через обозначен второй коэффициент многочлена Конвея узла .[39]

Примеры

Ниже приведены полные графы с числом вершин от 1 до 12 и количества их рёбер.

K1 (0) K2 (1) K3 (3) K4 (6) K5 (10) K6 (15)
K7 (21) K8 (28) K9 (36) K10 (45) K11 (55) K12 (66)

Примечания

  1. Карпов Дмитрий Валерьевич, 2022, p. 17.
  2. Bang-Jensen, Gutin, 2018, p. 17.
  3. Donald E. Knuth, 2015.
  4. Mystic Rose (англ.). nrich.maths.org. Дата обращения: 22 января 2023.
  5. Gries, Schneider, 1993.
  6. Thomas L. Pirnot, 2000, p. 154.
  7. Карпов Дмитрий Валерьевич, 2022, p. 374.
  8. Joos, Kim, Kuhn, Osthus, 2019.
  9. Mehdi Hassani, 2004.
  10. Tichy, Wagner, 2005.
  11. David Callan, 2009.
  12. Frank P. Ramsey, 1930.
  13. Карпов Дмитрий Валерьевич, 2022, p. 494.
  14. Карпов Дмитрий Валерьевич, 2022, p. 424.
  15. Beineke, Wilson, 2010, p. 43.
  16. Marcus Schaefer, 2018.
  17. Blažek, Koman, 1964.
  18. Marcus Schaefer, 2018, p. 25.
  19. 1 2 Richard K. Guy, 1960.
  20. 1 2 Harary, Hill, 1963.
  21. Marcus Schaefer, 2018, 1.3 Hill and the Crossing Number of Complete Graphs, p. 25: «the first explicit statement in print seems to be in a paper by Harary and Hill».
  22. Richard K. Guy, 1972.
  23. Pan, Richter, 2007.
  24. McQuillan, Pan, Richter, 2015.
  25. Richard K. Guy, 1969.
  26. Klerk, Pasechnik, Schrijver, 2007.
  27. Brodsky, Durocher, Gethner, 2001.
  28. 1 2 Ábrego, Fernández-Merchant, Leaños, Salazar, 2012.
  29. Cetina, Hernández-Vélez, Leaños, Villalobos, 2012.
  30. 1 2 Aichholzer, 2015.
  31. Scheinerman, Wilf, 1994.
  32. Eric W. Weisstein, 2004, О задаче Сильвестра.
  33. Ábrego, Fernández-Merchant, Salazar, 2013, История исследований числа прямолинейных пересечений полных графов..
  34. Ábrego, Fernández-Merchant, Leaños, Salazar, 2010.
  35. Карпов Дмитрий Валерьевич, 2022, p. 237.
  36. Карпов Дмитрий Валерьевич, 2022, p. 308.
  37. Kainen Bernhart, 1979, pp. 320–331.
  38. 1 2 Conway, Gordon, 1983.
  39. 1 2 Flapan, 2002.

Литература

Read other articles:

Patung Friedrich Wilhelm di Braunschweig. Korps Adipati Braunschweig (Jerman: Herzoglich Braunschweigisches Korpscode: de is deprecated ), umumnya dikenal dengan julukan Braunschweig Hitam atau Schwarze Schar (Pasukan Hitam) atau Schwarze Legion (Legion Hitam) dalam bahasa Jerman, adalah satuan militer yang aktif selama peperangan era Napoleon. Korps ini terdiri dari sukarelawan yang dikumpulkan oleh Friedrich Wilhelm, Adipati Braunschweig-Wolfenbüttel (1771–1815). Sang adipati sangat mene...

 

 

Benetton B196KategoriFormula OneKonstruktorBenetton Formula Ltd.PerancangRoss Brawn (Technical Director)Rory Byrne (Chief Designer)Pat Symonds (Head of R&D)Nikolas Tombazis (Head of Aerodynamics)Bernard Dudot (Chief Engine Designer) (Renault)PendahuluB195PenerusB197Spesifikasi teknis[1]SasisCarbon fibre monocoqueSuspensi (depan)Double wishbone, pushrodSuspensi (belakang)Double wishbone, pushrodMesinRenault RS8/RS8B, 3.000 cc (183,1 cu in), 72° V10, NA, mid-engine, ...

 

 

Puli Alam پل علمKotaPuli Alam pada 2007Puli AlamKoordinat: 33°58′51″N 69°02′06″E / 33.98083°N 69.03500°E / 33.98083; 69.03500Koordinat: 33°58′51″N 69°02′06″E / 33.98083°N 69.03500°E / 33.98083; 69.03500Negara AfganistanProvinsiLogarKetinggian1.922 m (6,306 ft)Populasi (2015) • Total22.914[1]Zona waktuUTC+4:30Wilayah kekuasaan Taliban Puli Alam (Pashtun/Persia: پل علم), jug...

Kapal matahari Khufu yang direkonstruksikan Kapal Khufu adalah tipikal kapal dari kebudayaan Mesir Kuno yang ditemukan di saluran di kaki Piramida Khufu. Dibuat untuk Cheops, firaun kedua dari dinasti keempat penguasa Mesir Kuno. Kapal Khufu bisa ditemukan di Museum di Giza. Kapal ini adalah salah satu kapal tertua, terbesar, dan paling baik terawetkan. Fungsi Sebenarnya tidak ada keterangan pasti mengenai fungsi dan sejarah kapal ini. Tetapi dilihat dari bentuknya yang berupa kapal matahari,...

 

 

Budaya tinggi adalah subbudaya yang menekankan dan melingkupi objek budaya yang bernilai estetis, yang secara kolektif dihargai oleh masyarakat sebagai seni yang patut dicontoh,[1] dan karya intelektual filsafat, sejarah, seni, dan literatur yang dianggap masyarakat mewakili budaya mereka.[2] Lukisan dinasti Ming oleh Chen Hongshou memperlihatkan seorang shì dàfū (literatus) dengan guqin Definisi Dalam penggunaan populer, istilah budaya tinggi mengidentifikasi budaya kelas ...

 

 

Resolusi 1442Dewan Keamanan PBBSiprus dengan garis gencatan senjata (biru)Tanggal25 November 2002Sidang no.4.649KodeS/RES/1442 (Dokumen)TopikSituasi di SiprusRingkasan hasil15 mendukungTidak ada menentangTidak ada abstainHasilDiadopsiKomposisi Dewan KeamananAnggota tetap Tiongkok Prancis Rusia Britania Raya Amerika SerikatAnggota tidak tetap Bulgaria Kamerun Kolombia Guinea Irlandia Meksiko Mauritius Norwegia Sing...

Об экономическом термине см. Первородный грех (экономика). ХристианствоБиблия Ветхий Завет Новый Завет Евангелие Десять заповедей Нагорная проповедь Апокрифы Бог, Троица Бог Отец Иисус Христос Святой Дух История христианства Апостолы Хронология христианства Ран�...

 

 

Bus rel Batara Kresna (Lin Wonogiri)Bus rel Batara Kresna persiapan masuk di jalur 1 stasiun Purwosari, Januari 2024Informasi umumJenis layananBus rel komuterStatusBeroperasiDaerah operasiDaerah Operasi VI YogyakartaPendahuluFeeder WonogiriMulai beroperasi5 Agustus 2012 (Sukoharjo-Yogyakarta) 11 Maret 2015 (Purwosari-Wonogiri)Operator saat iniPT Kereta Api IndonesiaJumlah penumpang harian80 Penumpang per hari (rata-rata sementara)[butuh rujukan]Lintas pelayananStasiun awalStasiun Purw...

 

 

Surinamese football club Football clubRandjiet BoysFull nameSociaal Cultureel en Sportvereniging Randjiet BoysGroundDr. Ir. Franklin Essed Stadium, Paramaribo, SurinameCapacity35002013–14Eerste Klasse, 11th (relegated) Home colours SCS Randjiet Boys is a Surinamese football club. They play their home games at the 3,500-capacity Dr. Ir. Franklin Essed Stadium in Paramaribo.[1] They were relegated from the Hoofdklasse in 2012–13[2] and again relegated, from the Eerste Klasse...

Contre-la-montre par équipes féminin aux championnats du monde de cyclisme sur route 2017 GénéralitésCourse6e Championnat du monde féminin du contre-la-montre par équipes de marquesCompétitionChampionnats du monde de cyclisme sur route 2017 CMDate17 septembre 2017Distance42,5 kmPays NorvègeLieu de départRavnangerLieu d'arrivéeBergenÉquipes9Vitesse moyenne45,795 km/hRésultatsVainqueur SunwebDeuxième Boels DolmansTroisième Cervélo Bigla ◀20162018▶Documentation Le c...

 

 

Simple wooden flute PipeClassification Wind Woodwind Playing range 1-2 octavesRelated instruments Tinwhistle Recorder Galoubet A pipe is a tubular wind instrument in general, or various specific wind instruments.[1] The word is an onomatopoeia, and comes from the tone which can resemble that of a bird chirping [citation needed]. With just three holes, a pipe's range is obtained by overblowing to sound at least the second or the third harmonic partials. Folk pipe Examples of Po...

 

 

此條目可能包含不适用或被曲解的引用资料,部分内容的准确性无法被证實。 (2023年1月5日)请协助校核其中的错误以改善这篇条目。详情请参见条目的讨论页。 各国相关 主題列表 索引 国内生产总值 石油储量 国防预算 武装部队(军事) 官方语言 人口統計 人口密度 生育率 出生率 死亡率 自杀率 谋杀率 失业率 储蓄率 识字率 出口额 进口额 煤产量 发电量 监禁率 死刑 国债 ...

Road between counties Galway and Sligo in Ireland This article needs additional citations for verification. Please help improve this article by adding citations to reliable sources. Unsourced material may be challenged and removed.Find sources: N17 road Ireland – news · newspapers · books · scholar · JSTOR (September 2017) (Learn how and when to remove this message) N17 roadBóthar N17Route informationLength122.85 km (76.34 mi)Locat...

 

 

Location of Wyoming County in West Virginia This is a list of the National Register of Historic Places listings in Wyoming County, West Virginia. This is intended to be a complete list of the properties and districts on the National Register of Historic Places in Wyoming County, West Virginia, United States. The locations of National Register properties and districts for which the latitude and longitude coordinates are included below, may be seen in a Google map.[1] There are 4 prope...

 

 

2016 Course à la direction du Parti québécois de 2020 9 octobre 2020[1] Type d’élection Élection adressée aux membres du parti, ainsi qu'aux sympathisants Postes à élire Chef du Parti québécois Corps électoral et résultats Inscrits 35 800 (34 600 membres et 1 196 sympathisants)[2] Votants 25 515   71,2 % Paul St-Pierre Plamondon 35,44 %  56,02 %  Sylvain Gaudreault 32,98 %  43,98 %  Guy Nantel ...

Professional minor league ice hockey team based in Estero, Florida Not to be confused with Florida Everglades. Florida EverbladesCityEstero, FloridaLeagueECHLConferenceEasternDivisionSouthFounded1998Home arenaHertz ArenaColorsGreen, white, navy blue     Owner(s)David HoffmannGeneral managerBrad RalphHead coachBrad RalphMediaWBCNAffiliatesSt. Louis Blues (NHL)Springfield Thunderbirds (AHL)Websitewww.floridaeverblades.comFranchise history1998–presentFlorida EverbladesChamp...

 

 

American politician (1880–1958) Senator McCulloch redirects here. For other uses, see Senator McCulloch (disambiguation). Roscoe C. McCullochUnited States Senatorfrom OhioIn officeNovember 5, 1929 – November 30, 1930Appointed byMyers Y. CooperPreceded byTheodore E. BurtonSucceeded byRobert J. BulkleyMember of the U.S. House of Representativesfrom Ohio's 16th districtIn officeMarch 4, 1915 – March 3, 1921Preceded byWilliam B. FrancisSucceeded byJoseph H. Him...

 

 

Cet article est une ébauche concernant l’Argentine et un parc national. Vous pouvez partager vos connaissances en l’améliorant (comment ?) selon les recommandations des projets correspondants. Ne doit pas être confondu avec Calilegua. Parc national CalileguaVue de la rivière San Lorenzo depuis le parc.GéographiePays ArgentineProvince JujuyCoordonnées 23° 39′ 21″ S, 64° 47′ 33″ OSuperficie 763 km2AdministrationType Parc nationalCaté...

Abierto Mexicano de Tenis 2009Sport Tennis Data23 febbraio - 28 febbraio 2009 Edizione16ª (uomini)9ª (donne) SuperficieTerra rossa CampioniSingolare maschile Nicolás Almagro Singolare femminile Venus Williams Doppio maschile František Čermák / Michal Mertiňák Doppio femminile Nuria Llagostera Vives / María José Martínez Sánchez 2008 2010 L'Abierto Mexicano de Tenis 2009, conosciuto anche con il nome di Abierto Mexicano Telcel 2009 per motivi di sponsorizzazione, è stato un torneo...

 

 

1984 American filmOh, God! You DevilTheatrical release posterDirected byPaul BogartWritten byAndrew BergmanProduced byRobert M. ShermanStarring George Burns Ted Wass Ron Silver Roxanne Hart Eugene Roche CinematographyKing BaggotEdited byAndy ZallMusic byDavid ShireDistributed byWarner Bros.Release date November 7, 1984 (1984-11-07) Running time97 minutesCountryUnited StatesLanguageEnglishBox office$21 million (domestic)[1] Oh, God! You Devil is a 1984 American comedy fi...