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Demostrando que cualquier incrustación planar de $G$ tiene al menos $4$ caras triangulares

Sea $G=(V,E)$ un grafo planar simple conectado cuyos bordes pueden ser coloreados de rojo y azul de manera que para cualquier vértices $u,vV$, existe un único camino que conecta $u$ y $v$ cuyos bordes son todos rojos, y un único camino cuyos bordes son todos azules.
Demuestra que cualquier incrustación plana de $G$ tiene al menos $4$ caras triangulares (es decir, caras con grado $3$). Este conteo puede incluir la cara exterior.

Descubrí que cada borde en este grafo está contenido en un ciclo y cada cara tiene al menos grado $3$. También tengo la fórmula $|V| - |E| + |F| = 2$ y $3|F| \leqslant 2|E|$, pero no estoy seguro de cómo relacionarlo con el número de caras triangulares en el grafo.

¿Puedes ayudarme a resolver este problema?

4voto

Max Puntos 16

Aquí tienes un enfoque, ¿puedes completar los detalles?

  1. Sostén que $E = 2V - 2$.
  2. Sostén que si $G$ tiene menos de $4$ caras triangulares, entonces $2E \geq 4F - 3$
  3. Explica por qué esos dos son contradictorios

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Descifré tus segundo y tercer paso, pero aún me pregunto ¿cómo obtienes la primera ecuación? Sé que de alguna manera debe estar relacionado con el hecho de que hay dos caminos de colores únicos entre cualquier par de vértices, pero... ¿Es como duplicar las aristas de un árbol porque en un árbol tenemos E = V - 1, pero entonces no es un grafo simple...?

2 votos

@YilinLi Observa los bordes azules, hay un camino único entre cada par de vértices, ¿qué tipo de gráfico es el gráfico azul y cuántos bordes azules hay? De manera similar para los bordes rojos.

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