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Demostrar que el flujo es una combinación lineal de ciclos y trayectorias de flujo

Dejemos que $D=(N,A)$ sea un grafo dirigido, y para un arco $e=xy$ definir $h(e)=x$ y $t(e)=y$ . Un flujo es $\mathbf{x}=(x(e_1),\dots,x(e_k))$ con $\sum_{e:t(e)=v}x(e)=\sum_ {e:h(e)=v}x(e)$ para todos $v\in A\backslash \{s,t\}$ . Un ciclo de flujo es un flujo $\mathbf{y}$ en un ciclo dirigido $C$ dado por $y(e)=\epsilon(C)$ si $e\in E(C)$ y $y(e)=0$ en caso contrario, para algún número positivo $\epsilon(C)$ . Un $s-t$ El camino del flujo es un flujo $\mathbf{z}$ en un dirigido $s-t$ camino $P$ con $z(e)=\epsilon(P)$ para $e\in E(P)$ y $y(e)=0$ en caso contrario, para algún número positivo $\epsilon(P)$ . Demostrar que $\mathbf{x}$ siempre puede escribirse como una suma de trayectorias y ciclos de flujo.

La primera parte del problema consistía en demostrar que una circulación, que no es más que un flujo sin fuente ni sumidero, puede escribirse como una suma de ciclos de flujo. Lo hice mediante la matriz de incidencia $A$ de $D$ , mostrando que una circulación debe estar en el espacio nulo de $A$ lo que significa que podemos formar una base de ciclos, y como esta base está formada por vectores con valores 0, -1 o 1, son ciclos de flujo. Sin embargo, no sé cómo aplicar este enfoque en este caso, ya que no se trata del espacio nulo de la matriz de indicación. ¿Se puede adaptar el enfoque? Si no, ¿debería hacer otra cosa? Estoy realmente atascado aquí.

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dtldarek Puntos 23441

En primer lugar, tu notación es un poco confusa, tienes múltiples $t$ -s (cola y objetivo) y múltiples $x$ -s y $y$ -s (vértices y un flujo), etc. (incluso el uso de diferentes fuentes ayudaría, como \mathrm y \mathbf (por ejemplo, ver las ecuaciones más abajo).

En cuanto a la segunda parte, la condición de flujo garantiza que el flujo de entrada y de salida es el mismo para todos los vértices $v$ pero para la fuente $s$ y el objetivo $t$ $$\sum_{e:\ \mathrm{t}(e)=v}\mathbf{x}(e)=\sum_{e:\ \mathrm{h}(e)=v}\mathbf{x}(e).$$ Sin embargo, también garantiza que el excedente de flujo de salida en $s$ es el excedente de afluencia en $t$ (y dada su definición también al revés). $$+\sum_{e:\ \mathrm{t}(e)=s}\mathbf{x}(e)-\sum_{e:\ \mathrm{h}(e)=s}\mathbf{x}(e) = -\sum_{e:\ \mathrm{t}(e)=t}\mathbf{x}(e)+\sum_{e:\ \mathrm{h}(e)=t}\mathbf{x}(e) .$$ Así que puedes añadir otro vértice $m$ que conectaría $t \to s$ , dirigir el flujo apropiado a través de él, luego utilizar el lema anterior para obtener la descomposición del ciclo, y finalmente eliminar $m$ para romper el ciclo pasando por $m$ en $s-t$ camino.

Espero que esto ayude $\ddot\smile$

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