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《离散数学》刘任任版第七章

习题七
1.对图7.7中的两个图,各作出两个顶点割。
解: 对图7.7增加加节点标记如下图所示,
则(a)的两个顶点割为:V11={a,b} ; V12={c,d}
(b)的两个顶点割为: V21={u,v}; V12={y}
2.求图7.7中两个图的 和 .
解:如上两个图,有 k(G1)=λ(G1)=2, k(G2)=1, λ(G2)=2
如δ(G)= p-1,则G是一个完全图,根据书中规定,有k(G)=p-1=δ(G);
如δ(G)= p-2,则从G中任取V(G)的子集V1,其中|V1|=3,则V(G)-V1的点导出子图是连通的,否则在V1中存在一个顶点v,与其他两个顶点都不连通。则在G中,顶点v最多与G中其他p-3个顶点邻接,所以d(v)≤p-3,与δ(G)= p-2矛盾。这说明了在G中,去掉任意p-3个顶点后G还是连通的,按照点连通度的定义有k(G)>k-3,又根据定义7.1.1, ,有k(G)=k-2。
(充分性)假设G不是一个2-边连通的,则G中有割边,设e=(u,v)为G中一割边,由已知条件可知,u与v处于同一简单回路C中,于是e处在C中,因而从G中删除e后G仍然连通,这与G中无割边矛盾。
9.举例说明:若在 连通图 中, 是一条 通路, 则 不一定包含一条与 内部不相交的 通路 。
解 如右图G,易知G是2—连通的,
证明: 设K是G的一个块,若k既不是K2也不是奇回路,则k至少有三个顶点,且存在割边e=uv,于是u,v中必有一个是割点,此与k是块相矛盾。
11.证明:不是块的连通图 至少有两个块, 其中每个块恰含一个割点.
分析:一个图不是块,按照块的定义,这个图肯定含有割点v,对图分块的时候也应该以割点为标准进行,而且分得的块中必定含这个割点,否则所得到的子图一定不是极大不可分子图,从而不会是一个块。
证明:(1)若 =0,则G不连通,所以λ(G)=K(G).
(2) 设 K(G)=1,且u 是G中的一个割点,G-u不连通,由于d(u)=3,从而至少存在一个分支仅一边与u相连,显然这边是G的割边,故λ(G)=1,所以λ(G)=K(G)
(3) 设K(G)=2,且{v1,v2}为G的一个顶点割。G1=G-v1连通,则v2是G1的割点且v2在G1中的度小于等于3,类似于(2)知在G1中存在一割边e2(关联v2)使得G1-e2不连通.另一方面由于λ(G)>=K(G)=2故G-e2连通.由于G1-e2= (G-e2)-v1,故v1是G-e2的割点,且v1在G-e2中的度小于等于3,于是类似于(2)知,在G-e2中存在一割边e1,即(G-e2)-e1=G-{e1,e2}不连通,故λ(G)=2.所以λ(G)=K(G).
证明:因为G是简单图 ,所以d(v)≦p-1,v∈V(G),已知δ(G)≧p-2
(ⅰ)若δ(G)= p-1,则G=Kp(完全图),故k(G)=p-1=δ(G)。
(ⅱ)若δ(G)= p-2, 则 G≠Kp,设u,v不邻w ∈E(G).于是,对任意的V1 V(G),
证明:由块的定义知,若图G不是块且连通,则G有割点,依次在有割点的地方将G分解成块,一个割点可分成两块,每个块中含G中的一个割点。如下图G。
易知u,v是割点,G可分成四个块K1~K4。其中每个块恰含一个割点。
12.证明:图 中块的数目等于
其中, 表示包含 的块的数目.
分析:一个图G的非割点只能分布在G的一个块中,即 =1(当v是G的非割点时),且每个块至少包含一个割点。因此下面就从G的割点入手进行证明。证明中使用了归纳法。
(4) 设k(G)=3,于是,
有3=k(G) ≦≦δ(G)=3 ,知
8.证明:一个图 是 边连通的当且仅当 的任意两个顶点由至少两条边不重的通路所连通.
分析:这个题的证明关键是理解 边连通的定义。
证明:(必要性)因为G是 边连通的,所以G没有割边。设u,v是G中任意两个顶点,由G的连通性知u,v之间存在一条路径P1,若还存在从u到v的与P1边不重的路径P2,设C=P1∪P2,则C中含u,v的回路,若从u到v的任意另外路径和P1都有一条(或几条)公共边,也就是存在边e在从u到v的任何路径中,则从G中删除e,G就不连通了,于是e成了G中一割边,矛盾。
3.试作出一个连通图 , 使之满足:
解:做连通图G如下,于是有:
4.求证, 若 是 边连通的, 则 .
证明:设G是k—边连通的,由定义有λ(G)≧k. 又由定理7.1.2知λ(G)≦,因此有 k≦λ(G) ≦≦
即 k≦ ,从而
5.求证, 若 是 阶简单图, 且 , 则 .
分析:由G是简单图,且 ,可知G中的δ(G)只能等于p-1或p-2;
若取P为uv1v2v,
则G中不存在Q了。
10.证明:若 中无长度为偶数的回路, 则 的每个块或者是 , 或者是长度为奇数的回路.
分析:块是G的一个连通的极大不可分子图,按照不可分图的定义,有G的每个块应该是没有割点的。因此,如果能证明G的某个块如果既不是 ,也不是长度为奇数的回路,再由已知条件G中无长度为偶数的回路,则可得出G的这个块肯定存在割点,则可导出矛盾。本题使用反证法。
证明:先考虑G是连通的情况( ),对G中的割点数n用归纳法。
由于对G的非割点v,b(v)=1,即b(v)-1 =0,故对n=0时,G的块数为1 结论成立。
假设G中的割点数n≤k(k≥0)时,结论成立。
对n=k+1的情况,任取G的一个割点a,可将G分解为连通子图Gi,使得a在Gi中不是割点,a又是Gi的公共点。这样,每一个Gi,有且仅有一个块含有a,若这些Gi共有r个,则b(a)=r,又显然Gi的块也是G的块,且Gi的割点数 ≤k。故由归纳法假设Gi的块的块数为1 ,这里 是Gi中含v的块的块数,注意到Gi中异于a的v,b(v)= ,而a在每一个Gi中均为非割点,故 。于是Gi的块数为1
|V1|=p-3 ,G-V1必连通.
因此必有k(G) ≧p-2=δ(G),但k(G) ≦δ(G)。
故k(G) =δ(G)。
6.找出一个 阶简单图, 使 , 但 .
解:
7.设 为 正则简单图, 求证 .
分析:G是一个 正则简单图,所以δ(G)=3,根据定理7.1.1有 ,所以 只能等于0,1,2,3这四种情况。下面的证明中分别讨论了这四种情况下 的关系。
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