完美圖

完美圖

完美圖(perfect graph)是一種特殊的簡單圖,若圖G的任意一個節點導出圖H的色數χ(H)等於H的團數,則稱G是χ完美圖。若圖G的任意一個節點導出子圖H的獨立數α(H)等於H的團劃分數,則稱G是α完美圖,弱完美圖猜想:G是χ完美圖的充分必要條件是G為α完美圖;或等價地,完美圖的補圖是完美圖。由於它已獲證,並稱為完美圖定理,這就允許不必區別χ完美圖和α完美圖,而統稱為完美圖,強完美圖猜想:G是完美圖若且唯若G和G的補圖G都不含長大於3的奇圈作為節點導出子圖,這個猜想至今尚未得到證明 。

基本介紹

完美圖 完美圖

我們已經知道,對任一個圖,有如下一些基本參數:

完美圖 完美圖

點無關數,即最大點無關集的點數;

完美圖 完美圖

團數,即最大團的點數;

完美圖 完美圖

點色數;

還有另一個參數:

完美圖 完美圖
完美圖 完美圖
完美圖 完美圖

團覆蓋數,即這樣的最小的k,使G中存在k個團,有。

完美圖 完美圖
完美圖 完美圖
完美圖 完美圖
完美圖 完美圖
完美圖 完美圖

如果我們給了一個集合S的一個子集族,使,則稱覆蓋了S,利用“覆蓋”的語言,那么點色數就是覆蓋所需要的點無關集的最小個數;而團覆蓋數就是覆蓋所需要的團的最小個數。

以上這些參數之間有著緊密的聯繫。若G 是G的補圖,則有

完美圖 完美圖

這是因為在G與G 中,點無關集和團是一一對應的.。此外,顯然有

完美圖 完美圖

這是因為任一個團和任一個點無關集最多有一個公共點。

1960年Berge引進了完美圖的概念。

稱圖G是x完美圖,如果

完美圖 完美圖
完美圖 完美圖

稱圖G是完美圖,如果

完美圖 完美圖
完美圖 完美圖

若圖G既是x完美圖,又是完美圖,則稱G是 完美圖

相關性質定理

1961年,Berge提出了如下猜想 :

完美圖 完美圖
完美圖 完美圖

一個圖是完美的充分必要條件是它為x完美圖(或完美圖),即。

1972年,Lovász,Fulkerson相繼獨立地證明了這個猜想。

完美圖 完美圖

因為對任意的,有

完美圖 完美圖
完美圖 完美圖

所以當G滿足(P)或(P)時,顯然也滿足

完美圖 完美圖

由(1)推知:

完美圖 完美圖

G滿足(P)G 滿足(P);

完美圖 完美圖

G滿足(P)G 滿足(Ps),

完美圖 完美圖
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所以假如我們能夠證明,則G滿足滿足滿足滿足滿足,從而就證明了。

完美圖 完美圖
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因已知,所以證明上述Berge猜想的關鍵是去證明。

完美圖 完美圖

現在我們給出的證明。

首先引入圖上的一種運算——倍點運算。

完美圖 完美圖
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對任意的,用表示這樣的一個圖:在G中增加一個新點v',並且若且唯若,我們說是由G通過倍點運算得到的。

完美圖 完美圖
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設,設是任一非負整數向量,以表示這樣的一個圖: 用點無關集代替v,對任意的若且唯若,當某個時,則意味著從G中丟去,因此,對任意的(0,1)向量h,與G的生成子圖對應。

完美圖 完美圖

引理1 設,則

(1)若G滿足(P),則H滿足(P);

(2)若G滿足(P),則H滿足(P)。

完美圖 完美圖

引理2(Fulkerson,1971;Lovász,1972)設G滿足(P),令,那么由G滿足(P)可推出日滿足(P)。

引理3(Lovász,1972)若G滿足(P),則G滿足(P)。

由引理3,就可推得

定理 對任意圖G,

完美圖 完美圖

推論1 圖G是完美圖若且唯若G 是完美圖。

完美圖 完美圖

推論2 圖G是完美圖若且唯若是完美圖。

完美圖 完美圖

由前面我們已經知道,若G或G 包含一個生成子圖,則G不是完美圖。

Berge關於完美圖的第二個猜想(強完美圖猜想)是

完美圖 完美圖

猜想 若G或G 不含生成子圖,則G是完美圖。

迄今已知這個猜想對許多圖類是成立的,如三角圖 。

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