17 votos

¿Admite cada "globo" (dragón, renacuajo, remo de canoa) una etiqueta de gracia?

8/18/14 Editar: Si alguien tiene una copia de una referencia relacionada, me encantaría verla. Por el momento, acepto la respuesta que figura a continuación y considero que la pregunta ha sido respondida afirmativamente: .


Edición anterior: Parece que la respuesta es "sí", ya sea por una publicación ya existente o por la combinación de la referencia de Guo mencionada más abajo con la respuesta aquí (y una observación sobre los ciclos que admiten etiquetados graciosos). Pero no he podido localizar una referencia accesible, ¡y espero que alguien pueda encontrarla!


Nota: Perry Iverson señala que los gráficos descritos a continuación reciben diferentes nombres, y sugiere que ya existe una respuesta en la literatura. Yo añado un solicitud de referencia con la esperanza de que alguien pueda encontrar una prueba de la caracterización completa. De acuerdo con Gallian Un estudio dinámico del etiquetado de gráficos ( pdf ), hay algunos trabajos que se deben a Wenfu Guo, quien (por la cita que aparece a continuación) utiliza una notación similar a la mía, aunque se llamen dragones en lugar de globos .

Sin embargo, es evidente que la prueba a la que se alude a continuación no es bidireccional (o está mal planteada), ya que sólo discute los casos en los que el ciclo es congruente con $1$ o $2$ (mod $4$ ), pero el enfoque de Leen Droogendijk puede ampliarse para etiquetar con gracia $B(n,k)$ siempre que $n \equiv 0$ o $3$ (mod $4$ ); ¡precisamente los casos complementarios! Además, la imagen de Wikipedia muestra claramente un etiquetado elegante en el que el ciclo es congruente con $3$ (mod $4$ ).

enter image description here

Aceptaré con gusto una respuesta con una versión accesible del trabajo de Guo (o de cualquier otra persona que haya logrado una caracterización de tales gráficos).


La página web sobre etiquetados elegantes incluye el siguiente diagrama:

enter image description here

Citando la página:

En la teoría de grafos, un etiquetado elegante de un gráfico con $m$ aristas es un etiquetado de sus vértices con algún subconjunto de los enteros entre $0$ y $m$ inclusive, de forma que no haya dos vértices que compartan una etiqueta, y que cada arista se identifique de forma única por la diferencia positiva o absoluta entre sus puntos extremos.

Llamemos a un gráfico a globo si consiste en un $n$ -ciclo con una sola hebra ( cadena ) que emana de uno de los vértices del mencionado ciclo. Además, exigimos que el componente del globo tenga $n \geq 3$ vértices y el componente de la cadena para tener un $k \geq 1$ vértices; en tal caso, denotamos el globo como $B(n,k)$ .

Por ejemplo, el diagrama anterior muestra $B(3,2)$ es decir, un globo con un $3$ -(los vértices etiquetados como $0, 4, 5$ constituyen el componente del globo) y una longitud $2$ cadena (que emana del vértice $0$ ).

Es un hecho: Para todos $k \geq 1$ el globo $B(3,k)$ admite un etiquetado elegante.

( Prueba: De la izquierda al lector).

Pregunta: ¿Qué globos admiten graciosos etiquetados?

Por ejemplo, ¿puede alguien demostrar que $B(4,k)$ admite un etiquetado elegante para todos $k \geq 1$ ?

Como alternativa, ¿alguien puede proponer una $n \geq 3$ y $k \geq 1$ para lo cual $B(n,k)$ hace no ¿admitir un etiquetado elegante?

Unas palabras de advertencia: La conjetura de que todos los árboles admiten graciosos etiquetados es un problema abierto notoriamente difícil. (Para un post relacionado con MSE, véase aquí .) Idealmente, desearía una caracterización completa de la gracia de los globos; sin embargo, ciertamente votaré las respuestas con contribuciones no triviales (y puede que simplemente "acepte" una, particularmente si la pregunta aquí puede transformarse en una que implique la conjetura para los árboles).

7voto

Leen Droogendijk Puntos 4830

Cada $B(4,k)$ admite un etiquetado gracioso. Lo demostramos por inducción en $k$ .

Nuestra hipótesis de inducción es: cada $B(4,k)$ admite un etiquetado gracioso donde el vértice de grado 1 tiene la etiqueta 0. Para $k=1$ asignamos cíclicamente las etiquetas $1,4,3,5$ a los vértices del ciclo. A continuación, añade una arista pendiente al vértice con etiqueta $5$ y dar al último vértice la etiqueta 0. Se comprueba trivialmente que esto define un etiquetado elegante.

Para el paso de inducción: tomar un $B(4,k)$ con un etiquetado de gracia donde el vértice de grado 1 tiene la etiqueta 0. Ahora prolonga el camino con una arista más y dale al nuevo vértice la etiqueta $k+5$ . Ahora tenemos un etiquetado elegante de $B(4,k+1)$ . Por último, invierte ese etiquetado (es decir, sustituye cada etiqueta $x$ por $k+5-x$ y terminamos con un elegante etiquetado de $B(4,k+1)$ con $0$ en el vértice de grado 1.

Obsérvese que este procedimiento se generaliza a todos los $B(n,k)$ , donde $C_n$ es elegante.

2voto

Leen Droogendijk Puntos 4830

Lamentablemente no sé cómo acceder al documento referido, así que he investigado un poco (con ayuda del ordenador) sobre esto, específicamente para $B(5,k)$ .

Este gráfico tiene $k+5$ vértices, por lo que utilizará las etiquetas de los vértices de $[0,k+5]$ (omitiendo sólo uno de ellos). En las matrices siguientes los vértices a lo largo del ciclo tienen índice $0,1,2,3,4$ y los vértices del camino comienzan en el índice 5, que está conectado al vértice del ciclo con índice 0. Los primeros 6 vértices siempre tienen etiquetas $[0,1,k+3,2,k+5,k+4]$ y luego el 7º vértice debe tienen la etiqueta 4, Esto crea las etiquetas de borde $1,k,k+1,k+2,k+3,k+4,k+5$ en los primeros 7 bordes.

Ahora puede fijar estas etiquetas de los bordes y ejecutar un programa informático que termine el etiquetado por usted. El número de posibilidades pronto se hace grande, pero si te centras en las etiquetas de los bordes pronto detectará que las secuencias finales vuelven a aparecer. Más concretamente: si tenemos una lista de aristas para $B(5,k)$ como en el caso anterior, entonces el último $n+k-7$ Las entradas de esta lista reaparecen como el final de una lista de bordes para $B(5,k+3)$ .

Y una vez detectado esto, no es muy difícil de explicar. Dejemos que $L=[0,1,k+3,2,k+5,k+4,4,a_1,\ldots,a_{5+k-7}]$ un etiquetado elegante para $B(5,k)$ , y $k'=k+3$ . Afirmamos que $L'=[0,1,k'+3,2,k'+5,k'+4,4,k'+2,3,k',a'_1,\ldots,a'_{5+k-7}]$ (donde $a'_i=k'+4-a_i$ ) es un etiquetado elegante para $B(5,k')$ . Obsérvese que hemos sustituido las 7 primeras etiquetas por el patrón de inicio definido para $k'$ , y luego insertó 3 etiquetas de vértices ( $k'+2,3,k'$ ) y finalmente "invertido" el resto del patrón.

Por supuesto, tenemos que demostrar esta afirmación. Porque $L$ es un etiquetado elegante el último $5+k-7$ las etiquetas de los vértices están en $\{3,5,\ldots,k+2\}$ y todos diferentes, por lo que el último $5+k-7$ etiquetas de vértices de $L'$ están en $\{k'+4-3,k'+4-5,\ldots,k'+4-(k+2)\}=\{5,\ldots,k'-1,k'+1\}$ (y siguen siendo todos diferentes). Ahora la inspección directa muestra que $L'$ tiene todas las etiquetas diferentes de $[0,k'+5]$ .

Las etiquetas de las aristas de las siete primeras aristas de $L$ fueron $1,k,k+1,k+2,k+3,k+4,k+5$ , la siguiente etiqueta de arista es $a_1-4$ y las otras etiquetas de borde son las que faltan de $[1,k+5]$ . Las siete primeras etiquetas de borde de $L'$ son $1,k',k'+1,k'+2,k'+3,k'+4,k'+5$ , las siguientes cuatro etiquetas de borde son $\{(k'+2)-4,(k'+2)-3,k'-3,k'-a'_1\}=\{k'-2,k'-1,k'-3,a_1-4\}$ (recuerda que $a'_i=k'+4-a_i$ ) y el resto son idénticos al resto de $L$ ya que nuestra "inversión" no cambia el valor absoluto de las diferencias.

De nuevo la inspección directa muestra que hemos encontrado todos los valores posibles exactamente una vez, lo que finaliza la prueba de nuestra afirmación.

Para terminar nuestra prueba, proporcionamos etiquetados explícitos y graciosos para

$B(5,1)$: [0,1,4,2,6,5]
$B(5,2)$: [0,1,5,2,7,6,4]
$B(5,3)$: [0,1,6,3,7,8,2,4]

$B(5,4)$: [0,1,7,2,9,8,4,6,3]
$B(5,5)$: [0,1,8,2,10,9,4,6,3,7]
$B(5,6)$: [0,1,9,2,11,10,4,7,3,8,6]

y la naturaleza cíclica (período 3) de estos etiquetados proporcionará una prueba por inducción.

Tenga en cuenta que para $k\leq 3$ , $B(5,k)$ sigue siendo elegante, pero el etiquetado no siempre está en el formato que deseamos, por lo que empezamos nuestra inducción en $k=4,5,6$ .

TODO: comprobar si este mecanismo se puede generalizar (no estoy seguro de si voy a seguir trabajando en esto: el problema no es muy importante).

Observación: resultó que el valor de $k$ que utilicé era una fuera de serie comparada con la que utilizado en la pregunta. Espero haberlos arreglado todos, pero avísame si encuentras un error "off by one".

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X