Двойственный граф планарного графа — различия между версиями
Slavian (обсуждение | вклад) |
Slavian (обсуждение | вклад) |
||
| Строка 1: | Строка 1: | ||
{{Определение | {{Определение | ||
|neat=neat | |neat=neat | ||
| − | |definition=Граф<ref>На самом деле, ''двойственный граф'' | + | |definition=Граф<ref>На самом деле, ''двойственный граф'' — '''псевдограф''', поскольку в нём могут быть петли и кратные рёбра.</ref> <tex>G'</tex> называется '''двойственным'''(англ. ''dual graph'') к планарному графу <tex>G</tex>, если: |
# Вершины <tex>G'</tex> соответствуют граням <tex>G</tex> | # Вершины <tex>G'</tex> соответствуют граням <tex>G</tex> | ||
# Между двумя вершинами в <tex>G'</tex> есть ребро тогда и только тогда, когда соответствующие грани в <tex>G</tex> имеют общее ребро | # Между двумя вершинами в <tex>G'</tex> есть ребро тогда и только тогда, когда соответствующие грани в <tex>G</tex> имеют общее ребро | ||
Версия 20:42, 1 января 2014
Определение:
Граф[1] называется двойственным(англ. dual graph) к планарному графу , если:
- Вершины соответствуют граням
- Между двумя вершинами в есть ребро тогда и только тогда, когда соответствующие грани в имеют общее ребро
Чтобы для данного плоского графа построить двойственный , необходимо поместить по вершине в каждую грань (включая внешнюю), а затем, если две грани в имеют общее ребро, соединить ребром соответствующие им вершины в (если грани имеют несколько общих рёбер, соответствующие вершины следует соединить несколькими параллельными рёбрами). В результате всегда получится плоский псевдограф.
Например: тетраэдр — самодвойственный граф, куб и октаэдр — двойственные, так же как додекаэдр и икосаэдр. Эти пять графов, образованные вершинами и рёбрами правильных многогранников, называют платоновыми.
Свойства
- Если — двойственный к двусвязному графу , то — двойственный к
- У одного и того же графа может быть несколько двойственных, в зависимости от конкретной укладки (см. картинку)
- Поскольку любой трёхсвязный планарный граф допускает только одну укладку на сфере[2], у него должен быть единственный двойственный граф
- Мост переходит в петлю, а петля — в мост
- Мультиграф, двойственный к дереву, — цветок
Самодвойственные графы
Определение:
Планарный граф называется самодвойственным, если он изоморфен своему двойственному графу.
Утверждение:
и — самодвойственные графы. Среди полных графов других самодвойственных нет.
Проверить, что и полны и самодвойственны несложно. Докажем, что других нет.
Поскольку грани графа переходят в вершины, количество вершин и граней в исходном графе должно совпадать, т.е. .
Подставив в формулу Эйлера имеем: .
В полном графе .
Получаем квадратное уравнение: .
Его решения: и .
Таким образом, чтобы полный граф был самодвойственным, в нём должна быть ровно одна или четыре вершины.
Поскольку грани графа переходят в вершины, количество вершин и граней в исходном графе должно совпадать, т.е. .
Подставив в формулу Эйлера имеем: .
В полном графе .
Получаем квадратное уравнение: .
Его решения: и .
Таким образом, чтобы полный граф был самодвойственным, в нём должна быть ровно одна или четыре вершины.
Утверждение:
Все колёса самодвойственны.
Это утверждение очевидно.
Достаточно убедиться, что два варианта укладки колеса (вершина с большой степенью внутри или вершина с большой степенью снаружи) двойственны друг другу.
Достаточно убедиться, что два варианта укладки колеса (вершина с большой степенью внутри или вершина с большой степенью снаружи) двойственны друг другу.
