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Deje $k < n$ y $G$ sea un grafo en $n$ vértices, donde la suma de los grados de cualquier $k$ vértices del grafo es menor que $n - k$. Probar: $\alpha(G) > k$.

Sea $k < n$ y $G$ un grafo con $n$ vértices, donde la suma de los grados de cualquier $k$ vértices del grafo es menor que $n - k$. Demuestra que $\alpha(G) > k$.

Nota: $\alpha(G)$ representa el tamaño del conjunto independiente máximo.

Intento: Para demostrar que $\alpha(G) > k$, donde $k < n$ y la suma de los grados de cualquier $k$ vértices del grafo es menor que $n - k$, podemos utilizar el concepto de contradicción. Supongamos, para efectos de contradicción, que $\alpha(G) \leq k$. Esto significa que existe un conjunto independiente en $G$ de tamaño $k$ o menos. Sea $S$ dicho conjunto independiente. Dado que $S$ es un conjunto independiente, ningún par de vértices en $S$ son adyacentes en $G$. Por lo tanto, la suma de los grados de los vértices en $S$ es menor o igual que la suma de los grados de cualquier $k$ vértices de $G$. Sin embargo, según la condición dada, la suma de los grados de cualquier $k$ vértices de $G$ es menor que $n - k$. Por lo tanto, la suma de los grados de los vértices en $S$ es menor que $n - k$. ¿Voy por buen camino? ¿Cómo debo continuar?

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Mike Puntos 71

CONSEJO: Sea $S$ $=\{v_1,\ldots, v_r\}$ [para algún entero $r$] un conjunto independiente maximal en $G$ con exactamente $r$ vértices. Entonces

  1. Por un lado, como $S$ es un conjunto independiente maximal, cada uno de los $n-r$ vértices en $G \setminus S$ debe ser adyacente al menos a un vértice en $S$ [de lo contrario ese vértice podría ser agregado a $S$ y $S$ seguiría siendo independiente, contradiciendo que $S$ sea maximal]. Entonces $\sum_{v; v \in S} d_G(v)$ debe ser al menos $n-r$.

  2. Por otro lado, si $r \le k$ notamos que $S$ es un conjunto con no más de $k$ vértices, por lo que $\sum_{v \in S} d_G(v) < n-k \le n-r$.

  3. Concluimos que 1. y 2. juntas implican que $r$ debe ser mayor que $k$ y por lo tanto $S$ debe tener al menos $r \ge k+1$ vértices. Y así $\alpha(G)$ debe ser al menos $k+1$...

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