Матрица Татта и связь с размером максимального паросочетания в двудольном графе — различия между версиями
(→Матрица Эдмондса) |
|||
| Строка 1: | Строка 1: | ||
==Матрица Татта== | ==Матрица Татта== | ||
{{Определение | {{Определение | ||
| − | |definition = '''Матрицей Татта''' (англ. '''Tutte matrix''') для орграфа <tex>G</tex> с <tex>n</tex> вершинами называется матрица размера <tex>n \times n</tex> | + | |definition = '''Матрицей Татта''' (англ. '''Tutte matrix''') для орграфа <tex>G</tex> с <tex>n</tex> вершинами называется матрица размера <tex>n \times n</tex>. |
<tex>A_{ij} = | <tex>A_{ij} = | ||
\begin{cases} | \begin{cases} | ||
| Строка 12: | Строка 12: | ||
Заметим, что для неориентированного графа <tex>G</tex> матрицей Татта называется матрица орграфа <tex>G'</tex>, полученного из <tex>G</tex> произвольной ориентацией рёбер. | Заметим, что для неориентированного графа <tex>G</tex> матрицей Татта называется матрица орграфа <tex>G'</tex>, полученного из <tex>G</tex> произвольной ориентацией рёбер. | ||
{{Определение | {{Определение | ||
| − | |definition = '''Совершенным паросочетанием''' в графе <tex>G</tex> называется паросочетание, покрывающее все вершины <tex>G</tex> | + | |definition = '''Совершенным паросочетанием''' в графе <tex>G</tex> называется паросочетание, покрывающее все вершины <tex>G</tex>. |
}} | }} | ||
{{Теорема | {{Теорема | ||
| − | |statement = В графе <tex>G</tex> существует совершенное паросочетание тогда и только тогда, когда определитель матрицы Татта для <tex>G</tex> не равен нулю | + | |statement = В графе <tex>G</tex> существует совершенное паросочетание тогда и только тогда, когда определитель матрицы Татта для <tex>G</tex> не равен нулю тождественно. |
|proof = | |proof = | ||
<tex>det(A_{ij}) = \sum\limits_\phi sign(\phi)E_{1\phi(1)}E_{2\phi(2)}...E_{n\phi(n)}</tex> | <tex>det(A_{ij}) = \sum\limits_\phi sign(\phi)E_{1\phi(1)}E_{2\phi(2)}...E_{n\phi(n)}</tex> | ||
Версия 07:09, 24 января 2011
Матрица Татта
| Определение: |
| Матрицей Татта (англ. Tutte matrix) для орграфа с вершинами называется матрица размера . где - независимые переменные |
Заметим, что для неориентированного графа матрицей Татта называется матрица орграфа , полученного из произвольной ориентацией рёбер.
| Определение: |
| Совершенным паросочетанием в графе называется паросочетание, покрывающее все вершины . |
| Теорема: |
В графе существует совершенное паросочетание тогда и только тогда, когда определитель матрицы Татта для не равен нулю тождественно. |
| Доказательство: |
|
|
Матрица Эдмондса
Для случая, когда - двудольный, существует более простая матрица, аналогичная матрице Татта.
| Определение: |
| Матрицей Эдмондса (англ. Edmonds matrix) для двудольного графа с размерами долей , называется матрица размера где - независимые переменные |
| Теорема: |
Ранг матрицы Эдмондса для графа совпадает с размером максимального паросочетания в этом графе |
| Доказательство: |
|
Рангом матрицы называется количество линейно независимых строчек/столбцов в ней. Или, что эквивалентно, размер наибольшего ненулевого минора. Рассмотрим этот максимальный минор . На нём матрицу Эдмондса легко дополнить до матрицы Татта, причём её определитель, очевидно, останется ненулевым. По ранее доказанной теореме, в графе, соответствующем существует совершенное паросочетание, то есть покрывающее все его вершины. То есть мощности, равной размеру . Предположим, что существует паросочетание большей мощности. Однако тогда и соответствующий ему ненулевой (по теореме о матрице Татта) минор большего размера, чем , что невозможно в силу выбора максимальным. |