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Cobertura de vértices en un gráfico con grado máximo de 3 y grado medio de 2.

Dejemos que $G$ sea un grafo con el mismo número de vértices y aristas y grado máximo de 3.

Por razones que explicaré, creo que una cubierta de vértices mínima tiene un tamaño máximo de $\frac{2}{3} |E(G)|$ .

Es muy posible que me equivoque y si tienes un contraejemplo, ¡eso lo resolverá!

Obsérvese que G no es necesariamente conexo, de lo contrario tenemos $\tau (G) \leq \frac{1}{2} (|E(G)|+1)$ y esto resuelve el problema.

Mi intuición proviene de las siguientes observaciones:

Si todos los vértices son de grado $2$ entonces el peor caso es si el gráfico es sólo un conjunto de triángulos, entonces tenemos exactamente $\tau (G) = \frac{2}{3} |E(G)|$ .

Si no hay ninguna arista en el gráfico, los resultados se mantienen. (Todo grafo conexo de tamaño mínimo 4 tiene $\tau (G) \leq \frac{2}{3} |E(G)|$ )

Si hay una sola arista, entonces tenemos dos vértices de grado $1$ y también dos vértices de grado $3$ . Esos dos vértices de grado $3$ debería ayudar a mantener la cobertura mínima de vértices por debajo de un determinado límite (esta es la parte de la intuición).

He intentado crear algunos casos malos con gráficos que contienen aristas simples. Creo que uno de los peores casos es si el gráfico tiene 2 aristas simples y un K4. Entonces $|E(G)|=|V(G)|=8$ y $\tau (G)= \frac{5}{8} |E(G)|$ el resultado sigue siendo válido.

Nunca he trabajado en la cobertura de vértices, así que probablemente me estoy perdiendo algunos resultados importantes que ayudarían a resolver este problema. Además, mi intuición en esta área es probablemente un poco débil.

Muchas gracias

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Misha Puntos 1723

Cualquier $n$ -con un grado medio como máximo $2$ independientemente del grado máximo, tiene una cubierta de vértices de tamaño máximo $\frac23n$ . Además, si el grado medio es exactamente $2$ entonces el número de aristas es también $n$ y esto le da el límite que quería.

Para ver esto, partimos del teorema de Caro-Wei, que garantiza que en cualquier grafo $G$ hay un conjunto independiente de tamaño al menos $$ \sum_{v \in V(G)} \frac1{\deg(v) + 1}. $$ Por convexidad de $x \mapsto \frac1{x+1}$ (para los no negativos $x$ ) esto es al menos $\frac{n}{d+1}$ , donde $d$ es el grado medio. (Esta afirmación es también una variante del teorema de Turán).

Si el grado medio es como máximo $2$ entonces existe un conjunto independiente de tamaño al menos $\frac13n$ y su complemento es una cubierta de vértices de tamaño máximo $\frac23 n$ .

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James McGuigan Puntos 11

Después de pensarlo un poco creo que tengo la respuesta pero si alguien quiere comprobarlo, estaré encantado.

Dejemos que $G$ sea un gráfico con $|E(G)|=|V(G)|$ de grado máximo $3$ .

Si no hay ninguna arista en el gráfico, tenemos el resultado (Por arista única entiendo una arista desconectada del resto de $G$ )

Dejemos que $R$ sea un conjunto vacío de vértices. (Este conjunto contendrá los vértices de una cubierta de vértices de $G$ de tamaño máximo $\frac{2}{3} E(G)$ .)

Supongamos que hay una sola arista (x,y) en $G$ .

Añadir $x$ a $R$ .

Como el grado medio es $2$ para cada vértice de grado $1$ hay uno de grado $3$ .

Añade cualquier vértice z de grado $3$ a $R$ .

Ahora considere $G'=G\setminus \{x,y,z\}$ .

$|V(G')|$ = $|V(G)|-3$

$|E(G')|$ = $|E(G)|-4$

Añade un borde a $G'$ de manera que su grado máximo siga siendo $3$ . Es evidente que esto es posible y no disminuye el tamaño de su cubierta de vértices mínima.

Si $G'$ no contiene ni una sola arista, sea R' una cubierta de vértices mínima de $G'$ y que $R=R\cup R'$ .

$R$ es una cubierta de vértices de $G$ de tamaño máximo $\frac{2}{3} E(G)$ Tenemos el resultado.

En caso contrario, repita los pasos anteriores en G'.

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