Теорема Гринберга — различия между версиями

Материал из Викиконспекты
Перейти к: навигация, поиск
Строка 32: Строка 32:
 
Придуманый Гринбергом в 1968 году критерий негамильтоновисти графа, позволил наконец построить контрпримеры к [http://en.wikipedia.org/wiki/Tait%27s_conjecture|гипотизе Тейта](1884г) о том, что любой 3-регулярный трёхсвязный планарный граф имеет гамильтонов цикл. Долгое время единственным контрпримером к этой гипотезе был [http://en.wikipedia.org/wiki/Tutte_graph| граф Татта](1946), негамильтоновость которого доказывалась перебором.
 
Придуманый Гринбергом в 1968 году критерий негамильтоновисти графа, позволил наконец построить контрпримеры к [http://en.wikipedia.org/wiki/Tait%27s_conjecture|гипотизе Тейта](1884г) о том, что любой 3-регулярный трёхсвязный планарный граф имеет гамильтонов цикл. Долгое время единственным контрпримером к этой гипотезе был [http://en.wikipedia.org/wiki/Tutte_graph| граф Татта](1946), негамильтоновость которого доказывалась перебором.
  
[[Файл: Tutte_graph.png.png|300px|thumb|right|Граф Татта]]
+
[[Файл: Tutte_graph.png|300px|thumb|right|Граф Татта]]
  
  

Версия 01:39, 24 декабря 2013

Теорема Гринберга(англ. Grinberg) - необходимое условие содержания гамильтонова цикла планарным графом.

Теорема (Гринберга):
Пусть [math]G[/math] плоский граф без петель с гамильтоновым циклом [math]C[/math], который делит плоскости на две области [math]R[/math] и [math]R'[/math]. Пусть [math]k_i[/math] и [math]k'_i[/math] — количества граней размера [math]i[/math] в [math]R[/math] и [math]R'[/math] соответственно. Тогда [math]\sum_{i=3}^{V(G)}(i-2)(k_i-k'_i)=0[/math]
Доказательство:
[math]\triangleright[/math]
Пример. Рёбра из гамильтонова цикла выделены красным

Отметим, что в гамильтоновом графе [math]G[/math], очевидно, нет мостов и граница любой грани — простой цикл. Поэтому размер границы каждой его грани не более [math]V(G)[/math]. Пусть [math]e[/math] и [math]e'[/math] — количества рёбер графа [math]G[/math], лежащих внутри областей [math]R[/math] и [math]R'[/math] соответственно. Так как [math]C[/math] — гамильтонов цикл графа [math]G[/math], то область R разбита на [math]e + 1[/math] граней. а область [math]R'[/math] — на [math]e' + 1[/math] граней. Получаем соотношения:

(1) [math]\sum_{i=3}^{V(G)}k_i=e+1[/math], [math]\sum_{i=3}^{V(G)}k'_i=e'+1[/math]

Каждое внутреннее ребро области [math]R[/math] входит в границы двух внутренних граней области [math]R[/math], а каждое ребро цикла [math]C[/math] — в границу одной внутренней грани этой области. Аналогичное соотношение верно и для [math]R'[/math]. Следовательно,

(2) [math]\sum_{i=3}^{V(G)}i*k_i=2e+E(C)[/math], [math]\sum_{i=3}^{V(G)}i*k'_i=2e'+E(C)[/math]

Из соотношений (1) и (2) получаем:

[math]\sum_{i=3}^{V(G)}i(k_i-k'_i)=2(e - e')=\sum_{i=3}^{V(G)}2(k_i-k'_i)[/math]

откуда немедленно следует доказываемое утверждение.
[math]\triangleleft[/math]
Граф Гринберга

Используя свою теорему, Гринберг построил трёхсвязный кубический плоский граф, в котором ровно одна грань имеет [math]9[/math] рёбер, а все остальные — по [math]5[/math] или [math]8[/math] рёбер. Левая часть соотношения [math]\sum_{i=3}^{V(G)}(i-2)(k_i-k'_i)=0[/math] в таком графе, очевидно, не делится на [math]3[/math], так как сравнима по модулю [math]3[/math] с [math](9 - 2)(k_9 − k'_9) = 7[/math].

Граф Гринберга. Проставлено количество ребер в гранях.

Придуманый Гринбергом в 1968 году критерий негамильтоновисти графа, позволил наконец построить контрпримеры к Тейта(1884г) о том, что любой 3-регулярный трёхсвязный планарный граф имеет гамильтонов цикл. Долгое время единственным контрпримером к этой гипотезе был граф Татта(1946), негамильтоновость которого доказывалась перебором.

Граф Татта


Источники