Теорема Редеи-Камиона — различия между версиями

Материал из Викиконспекты
Перейти к: навигация, поиск
(Отмена правки 7605 участника 192.168.0.2 (обсуждение) Это утверждение вообще говоря неврно, для чего и разобр)
Строка 8: Строка 8:
 
''База  индукции:'' <br> Очевидно, для <tex>n = 3</tex> утверждение верно.
 
''База  индукции:'' <br> Очевидно, для <tex>n = 3</tex> утверждение верно.
  
''Индукционный переход:'' <br> Предположим, что теорема верна для всех турниров с <tex>n</tex> вершинами. Рассмотрим турнир <tex>T</tex> с <tex>n + 1</tex> вершинами. Пусть <tex>v_0</tex> – произвольная вершина турнира <tex>T</tex>.  Тогда турнир <tex>T</tex> – <tex>v_0</tex> имеет <tex>n</tex> вершин, значит, в нем есть гамильтонов путь <tex>P</tex>: <tex>v_1v_2...v_n</tex> . Одно из ребер ( <tex>v_0</tex>, <tex>v_1</tex> ) или ( <tex>v_n</tex>, <tex>v_0</tex> ) обязательно содержится в <tex>T</tex>. --> Рассмотрим 3 случая:  
+
''Индукционный переход:'' <br> Предположим, что теорема верна для всех турниров с <tex>n</tex> вершинами. Рассмотрим турнир <tex>T</tex> с <tex>n + 1</tex> вершинами. Пусть <tex>v_0</tex> – произвольная вершина турнира <tex>T</tex>.  Тогда турнир <tex>T</tex> – <tex>v_0</tex> имеет <tex>n</tex> вершин, значит, в нем есть гамильтонов путь <tex>P</tex>: <tex>v_1v_2...v_n</tex> . <!-- [Ох, неужели??] Одно из ребер ( <tex>v_0</tex>, <tex>v_1</tex> ) или ( <tex>v_n</tex>, <tex>v_0</tex> ) обязательно содержится в <tex>T</tex>. --> Рассмотрим 3 случая:  
 
# Ребро <tex> ( v_0, v_1  ) \in T </tex>. Тогда путь <tex>v_0v_1v_2...v_n</tex> является гамильтоновым.  
 
# Ребро <tex> ( v_0, v_1  ) \in T </tex>. Тогда путь <tex>v_0v_1v_2...v_n</tex> является гамильтоновым.  
 
# Ребро <tex> ( v_0, v_1  ) \notin T </tex>. Обозначим через <tex>v_i</tex> первую вершину пути <tex>P</tex>,  для которой ребро <tex> ( v_0, v_i  ) \in T </tex>,если такая вершина есть. Тогда в <tex>T</tex> существует ребро ( <tex>v_{i-1}</tex>, <tex>v_0</tex> ) <br> и путь <tex>v_1...v_{i-1}v_0v_i...v_n</tex>– гамильтонов.  
 
# Ребро <tex> ( v_0, v_1  ) \notin T </tex>. Обозначим через <tex>v_i</tex> первую вершину пути <tex>P</tex>,  для которой ребро <tex> ( v_0, v_i  ) \in T </tex>,если такая вершина есть. Тогда в <tex>T</tex> существует ребро ( <tex>v_{i-1}</tex>, <tex>v_0</tex> ) <br> и путь <tex>v_1...v_{i-1}v_0v_i...v_n</tex>– гамильтонов.  

Версия 21:59, 23 января 2011

Теорема (Теорема Редеи-Камиона для пути):
В любом турнире есть гамильтонов путь.
Доказательство:
[math]\triangleright[/math]

Докажем,что в любом турнире есть гамильтонов путь по индукции по числу вершин [math]n[/math].

База индукции:
Очевидно, для [math]n = 3[/math] утверждение верно.

Индукционный переход:
Предположим, что теорема верна для всех турниров с [math]n[/math] вершинами. Рассмотрим турнир [math]T[/math] с [math]n + 1[/math] вершинами. Пусть [math]v_0[/math] – произвольная вершина турнира [math]T[/math]. Тогда турнир [math]T[/math][math]v_0[/math] имеет [math]n[/math] вершин, значит, в нем есть гамильтонов путь [math]P[/math]: [math]v_1v_2...v_n[/math] . Рассмотрим 3 случая:

  1. Ребро [math] ( v_0, v_1 ) \in T [/math]. Тогда путь [math]v_0v_1v_2...v_n[/math] является гамильтоновым.
  2. Ребро [math] ( v_0, v_1 ) \notin T [/math]. Обозначим через [math]v_i[/math] первую вершину пути [math]P[/math], для которой ребро [math] ( v_0, v_i ) \in T [/math],если такая вершина есть. Тогда в [math]T[/math] существует ребро ( [math]v_{i-1}[/math], [math]v_0[/math] )
    и путь [math]v_1...v_{i-1}v_0v_i...v_n[/math]– гамильтонов.
  3. Если такой вершины [math]v_i[/math] нет, тогда гамильтоновым путем будет [math]v_1v_2...v_nv_0[/math].
Итак, в любом случае в турнире существует гамильтонов путь.
[math]\triangleleft[/math]
Теорема (Теорема Редеи-Камиона для цикла):
В любом сильно связанном турнире есть гамильтонов цикл.
Доказательство:
[math]\triangleright[/math]

Докажем, что в любом сильно связанном турнире есть гамильтонов цикл, по индукции по длине цикла.

База индукции:
Покажем, что в любом сильно связанном турнире [math]T[/math] с [math]n[/math] вершинами [math]n \ge 3[/math] есть орцикл длины 3. Выберем произвольную вершину [math]v_0[/math] и обозначим через [math]W[/math] множество всех вершин [math]w[/math], таких, что ребро [math](v_0, w) \in T [/math], а через [math]Z[/math] – множество всех вершин [math]z[/math], таких, что ребро [math](z, v_0) \in T [/math]. Так как [math]T[/math] сильно связан, то оба множества [math]W[/math] и [math]Z[/math] не пусты и найдется ребро [math](w', z') \in T [/math] , где [math]w' \in W, z' \in Z[/math]. Тогда искомым циклом длины 3 будет [math]v_0[/math],[math]w'[/math],[math]z'[/math],[math]v_0[/math].

Индукционный переход:
Покажем, что если турнир [math]T[/math] с [math]n[/math] вершинами имеет орцикл [math]S = v_1v_2...v_kv_1[/math] длины [math]k \lt n[/math], то он имеет также орцикл длины [math]k + 1[/math]. Рассмотрим 2 случая:

  1. Существует такая вершина [math]v_0 \notin S [/math] такая, что найдутся вершины [math]u , w \in S[/math] , такие, что ребра [math] (v_0 , u) , (w , v_0) \in T [/math]. Обозначим за [math]v_1[/math] вершину из [math]S[/math], такую, что ребро [math] ( v_1, v_0 ) \in T [/math]. Пусть [math]v_i[/math] – первая вершина при обходе контура [math]S[/math] из [math]v_1[/math], для которой ребро [math] ( v_0, v_i ) \in T [/math]. Тогда ребро [math](v_{i-1}, v_0)[/math] также содержится в [math]T[/math]. Поэтому [math]v_1v_2...v_{i-1}v_0v_i...v_kv_1[/math] – искомый орцикл длины [math]k+1[/math].
  2. Пусть такой вершины [math]v_0[/math] нет. Тогда разобьем вершины, не принадлежащие [math]S[/math], на два непересекающихся подмножества [math]W[/math] и [math]Z[/math], где [math]W[/math] - множество таких вершин [math]w[/math] , что ребро [math](v_i, w)[/math] для любого [math]i[/math] содержится в [math]T[/math], а [math]Z[/math] – множество таких вершин [math]z[/math], что ребро [math](z, v_i)[/math] для любого [math]i[/math] содержится в [math]T[/math]. Так как [math]T[/math] сильно связан, то оба множества [math]W[/math] и [math]Z[/math] не пусты и найдется ребро [math] (w', z') \in T [/math] , где [math]w' \in W , z' \in Z[/math]. Тогда [math]v_1 w' z' v_3...v_k v_1[/math] – требуемый орцикл.
Таким образом в любом сильно связанном турнире [math]T[/math] с [math]n[/math] вершинами будет орцикл длины [math]n[/math], то есть гамильтонов цикл.
[math]\triangleleft[/math]

Следствие

Турнир является сильно связанным тогда и только тогда, когда он имеет гамильтонов цикл.

Литература

  • Харари, Ф. Теория графов. — М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2009