Участник:Masha — различия между версиями

Материал из Викиконспекты
Перейти к: навигация, поиск
(Формула Бержа)
(Формула Бержа)
Строка 30: Строка 30:
 
Если <tex>W \subset S \;</tex>, то <tex>odd(H \setminus S) \; = \; odd(G \setminus (S \cap V)) \; \leq \; |S \cap V| \; + \; k \leq |S| \; </tex> т.к. <tex> \max\limits_{S \in V}(odd(G \setminus S) - |S|) = k \; </tex>.
 
Если <tex>W \subset S \;</tex>, то <tex>odd(H \setminus S) \; = \; odd(G \setminus (S \cap V)) \; \leq \; |S \cap V| \; + \; k \leq |S| \; </tex> т.к. <tex> \max\limits_{S \in V}(odd(G \setminus S) - |S|) = k \; </tex>.
  
Таким образом, для графа <tex>H</tex> выполнено условие Татта, следовательно в нём есть полное паросочетание. Рассмотрим полное паросочетание в графе <tex>H</tex>, удалим вершины <tex>W</tex> из графа <tex>H</tex>. Количество непокрытых вершин после удаления не больше, чем количество удаленных вершин <tex>k</tex>, значит <tex>def(G) \; \leq \; k</tex>. Удалим множество вершин <tex>A \; = \; arg \max\limits_{S \in V}(odd(H \setminus S) \; - \; |S|) \; </tex> из графа <tex>G\;</tex>. Заметим, что после удаления в графе осталось <tex>odd(G \setminus A)\; </tex> нечетных компонент и образовались новые непокрытые вершины, но при этом  число нечетных компонент больше числа удаленных на <tex>k</tex>. Значит хотя бы <tex>k</tex> нечетных компонент содержали исходно непокрытую вершину, следовательно <tex>k \; \leq \; def(G)</tex>. Значит <tex>def(G) \; = \; k</tex>. Теорема доказана.
+
Таким образом, для графа <tex>H</tex> выполнено условие Татта, следовательно в нём есть полное паросочетание. Рассмотрим полное паросочетание в графе <tex>H</tex>, удалим вершины <tex>W</tex> из графа <tex>H</tex>. Количество непокрытых вершин после удаления не больше, чем количество удаленных вершин <tex>k</tex>, значит <tex>def(G) \; \leq \; k</tex>. Удалим множество вершин <tex>A \; = \; arg \max\limits_{S \in V}(odd(H \setminus S) \; - \; |S|) \; </tex> из графа <tex>G\;</tex>. Заметим, что после удаления в графе осталось <tex>odd(G \setminus A)\; </tex> нечетных компонент и образовались новые непокрытые вершины, но при этом число нечетных компонент больше числа удаленных на <tex>k</tex>. Значит хотя бы <tex>k</tex> нечетных компонент содержали исходно непокрытую вершину, следовательно <tex>k \; \leq \; def(G)</tex>. Значит <tex>def(G) \; = \; k</tex>. Теорема доказана.
 
}}
 
}}
  

Версия 17:15, 6 июня 2021

Формула Бержа

Лемма:
[math](n + |S| + odd(G \setminus S)) \; mod \; 2 = 0 \; [/math], где [math]G[/math] - граф с [math]n[/math] вершинами, [math]S \in {V}_{G}[/math]
Доказательство:
[math]\triangleright[/math]

Удалим из графа [math]G[/math] множество [math]S[/math], получим [math]t[/math] компонент связности, содержащих [math]k_1, k_2 ... k_t[/math] вершин соответственно. [math]|S|\; + \; \sum_{i=1}^{k}k_i \; = \; n \; [/math], т. к. в сумме это все вершины исходного графа [math]G[/math]. Возьмем данное равенство по модулю два: [math](|S|\; mod\; 2 \; + \; \sum_{i=1}^{k}(k_i \; mod \; 2)) \; mod \; 2 = n \; mod \; 2[/math]

В сумме [math]\sum_{i=1}^{k}(k_i \; mod \; 2)[/math] число единиц равно числу нечетных компонент [math]odd(G \setminus S)[/math]. Таким образом, [math] \forall S \in V : \; (odd(G \setminus S) + |S|) \; mod \; 2 \; = \; n \; mod \; 2 \;[/math].
[math]\triangleleft[/math]


Теорема:
[math]def G = \max\limits_{S \in V} (odd(G \setminus S) - |S|)[/math]
Доказательство:
[math]\triangleright[/math]

[math] \forall S \in V : \; (odd(G \setminus S) + |S|) \; mod \; 2 = n \; mod \; 2[/math]


Рассмотрим несколько случаев:


1) Если [math] \max\limits_{S \in V}(odd(G \setminus S) \; - \; |S|) \; = 0 \; [/math], тогда [math]\forall \; S \in V: \; odd(G \setminus S) \leq |S| \; [/math] и выполнен критерий Татта, значит в графе есть совершенное паросочетание, т.е. его дефицит равен нулю.

2) Если [math] \max\limits_{S \in V}(odd(G \setminus S) - |S|) = k \; [/math], тогда рассмотрим исходный граф [math]G[/math] и полный граф [math]K_k[/math] с [math]k[/math] вершинами, множество вершин нового графа обозначим как [math]W[/math]. Каждую вершину вспомогательного графа соединим с каждой вершиной [math]G[/math]. Получим новый граф [math]H \; = \; K_k + G \;[/math], докажем, что для него выполнено условие Татта. Докажем, что [math]\forall S \in V_{H}: odd(G \setminus S) \; \leq \; |S| \; [/math]. Рассмотрим [math]S \; \subset \; V_H\;[/math].

Если [math]W \not\subset S[/math], тогда поскольку граф [math]K_k[/math] полный и все его вершины связаны с каждой вершиной графа [math]G[/math], то граф [math]H[/math] связный и [math]odd(H \setminus S) \; = \; 0 \;[/math] или [math]odd(G \setminus S) \; = \; 1 \;[/math]. В случае [math]odd(H \setminus S) \; = \; 0 \; [/math] условие очевидно выполняется т.к [math]\forall S \in G : 0 \; \leq \; |S| \;[/math]. Рассмотрим случай [math]odd(H \setminus S) \; = \; 1 \;[/math], [math]|V_H| \; = \; n \; + \; k \; = \; n \; + \; odd(G \setminus A) \; - \; |A| \; [/math], где [math]A \; = \; arg \max\limits_{S \in V}(odd(H \setminus S) \; - \; |S|) \; [/math]. Разность [math]odd(G \setminus A) \; - \; |A| \; [/math] имеет ту же четность, что и [math]n[/math], поэтому [math]|V_H|[/math] четно, значит, по лемме, мощность [math]S[/math] нечетна, следовательно она не равна нулю, значит [math] 1 \leq |S| [/math].

Если [math]W \subset S \;[/math], то [math]odd(H \setminus S) \; = \; odd(G \setminus (S \cap V)) \; \leq \; |S \cap V| \; + \; k \leq |S| \; [/math] т.к. [math] \max\limits_{S \in V}(odd(G \setminus S) - |S|) = k \; [/math].

Таким образом, для графа [math]H[/math] выполнено условие Татта, следовательно в нём есть полное паросочетание. Рассмотрим полное паросочетание в графе [math]H[/math], удалим вершины [math]W[/math] из графа [math]H[/math]. Количество непокрытых вершин после удаления не больше, чем количество удаленных вершин [math]k[/math], значит [math]def(G) \; \leq \; k[/math]. Удалим множество вершин [math]A \; = \; arg \max\limits_{S \in V}(odd(H \setminus S) \; - \; |S|) \; [/math] из графа [math]G\;[/math]. Заметим, что после удаления в графе осталось [math]odd(G \setminus A)\; [/math] нечетных компонент и образовались новые непокрытые вершины, но при этом число нечетных компонент больше числа удаленных на [math]k[/math]. Значит хотя бы [math]k[/math] нечетных компонент содержали исходно непокрытую вершину, следовательно [math]k \; \leq \; def(G)[/math]. Значит [math]def(G) \; = \; k[/math]. Теорема доказана.
[math]\triangleleft[/math]

См. также

Источники информации

— Лекция А.С. Станкевича