Гипотеза Эрдеша – Фабера – Ловаса - Erdős–Faber–Lovász conjecture

Пример гипотезы Эрдеша – Фабера – Ловаса: граф, сформированный из четырех клик по четыре вершины в каждой, любые две из которых пересекаются в одной вершине, может быть четырехцветным.

В теория графов, то Гипотеза Эрдеша – Фабера – Ловаса это нерешенная проблема о раскраска графика, названный в честь Пол Эрдёш, Вэнс Фабер, и Ласло Ловас, сформулировавший его в 1972 году.[1] Он говорит:

Если k полные графики, каждый из которых имеет ровно k вершин, обладают тем свойством, что каждая пара полных графов имеет не более одной общей вершины, тогда объединение графов может быть окрашено k цвета.

Эквивалентные составы

Хаддад и Тардиф (2004) представил проблему с историей о распределении мест в комитетах: предположим, что на факультете университета есть k комитетов, каждый из k преподавателей, и все комитеты собираются в одной комнате, где k стулья. Предположим также, что не более одного человека принадлежит к пересечению любых двух комитетов. Возможно ли назначить членов комитета на председателей таким образом, чтобы каждый член сидел на одном и том же председательском посту для всех различных комитетов, к которым он или она принадлежит? В этой модели задачи преподаватели соответствуют вершинам графа, комитеты соответствуют полным графам, а стулья соответствуют цветам вершин.

А линейный гиперграф (также известен как частичное линейное пространство ) это гиперграф с тем свойством, что каждые два гиперребра имеют не более одной общей вершины. Гиперграф называется равномерным, если все его гиперребра имеют одинаковое количество вершин друг у друга. В п клики размера п в гипотезе Эрдеша – Фабера – Ловаса можно интерпретировать как гиперребра п-однородный линейный гиперграф, имеющий те же вершины, что и базовый граф. На этом языке гипотеза Эрдеша – Фабера – Ловаса утверждает, что при любом п-равномерный линейный гиперграф с п гиперребра, можно п- раскрасьте вершины так, чтобы на каждом гиперребре было по одной вершине каждого цвета.[2]

А простой гиперграф - гиперграф, в котором не более одного гиперребра соединяет любую пару вершин и нет гиперребер размера не более единицы. В формулировке гипотезы Эрдеша – Фабера – Ловаса о раскраске графов безопасно удалять вершины, принадлежащие одной клике, так как их раскраска не представляет трудностей; как только это будет сделано, гиперграф, у которого есть вершина для каждой клики и гиперребро для каждой вершины графа, образует простой гиперграф. раскраска вершин является окраска края. Таким образом, гипотеза Эрдеша – Фабера – Ловаса эквивалентна утверждению, что любой простой гиперграф с п вершины имеют хроматический индекс (номер окраски ребер) не более п.[3]

График гипотезы Эрдеша – Фабера – Ловаса можно представить в виде граф пересечений наборов: каждой вершине графа соответствует множество клик, содержащих эту вершину, и соединяет любые две вершины ребром, если их соответствующие множества имеют непустое пересечение. Используя это описание графа, гипотезу можно переформулировать следующим образом: если некоторое семейство множеств имеет п всего элементов, и любые два набора пересекаются не более чем в одном элементе, тогда граф пересечений наборов может быть п-цветный.[4]

В номер перекрестка графа г - минимальное количество элементов в семействе множеств, граф пересечений которого равен г, или, что то же самое, минимальное количество вершин в гиперграфе, у которого линейный график является г. Кляйн и Марграф (2003) аналогично определим число линейных пересечений графа как минимальное количество вершин в линейном гиперграфе, линейный граф которого г. Как они отмечают, гипотеза Эрдеша – Фабера – Ловаса эквивалентна утверждению, что хроматическое число любого графа не более чем равно его линейному числу пересечений.

Хаддад и Тардиф (2004) представить другую, но эквивалентную формулировку в терминах теории клоны.

История и частичные результаты

Пол Эрдёш, Вэнс Фабер, и Ласло Ловас сформулировал безобидную на вид гипотезу на вечеринке в Боулдере, штат Колорадо, в сентябре 1972 года. Ее трудность осознавалась очень медленно.[1]Пол Эрдёш первоначально предложили 50 долларов США за подтверждение гипотезы о положительном результате, а затем повысили вознаграждение до 500 долларов США.[1][5]

Чан и Лоулер (1988) доказал, что хроматическое число графов в гипотезе не превосходит 3k/2 − 2, и Кан (1992) улучшил это до k + о(k).

Связанные проблемы

Также представляет интерес рассмотреть хроматическое число графов, образованных как объединение k клики k вершин каждой, без ограничения того, насколько большими могут быть пересечения пар клик. В этом случае хроматическое число их объединения не превосходит 1 + k √k − 1, и некоторые графы, сформированные таким образом, требуют такого количества цветов.[6]

Версия гипотезы, использующая дробное хроматическое число вместо хроматического числа, как известно, верно. То есть, если граф г формируется как объединение k k-клики, попарно пересекающиеся не более чем в одной вершине, то г может быть k-цветный.[7]

В рамках раскраски ребер простых гиперграфов Хиндман (1981) определяет число L из простого гиперграфа как количество вершин гиперграфа, принадлежащих гиперребру из трех или более вершин. Он показывает, что для любого фиксированного значения L, конечного вычисления достаточно, чтобы убедиться, что гипотеза верна для всех простых гиперграфов с этим значением L. Основываясь на этой идее, он показывает, что гипотеза действительно верна для всех простых гиперграфов с L ≤ 10. При формулировке раскраски графов, образованных объединениями клик, результат Хиндмана показывает, что гипотеза верна, если не более десяти клик содержат вершину, принадлежащую трем или более кликам. В частности, это верно для п ≤ 10.

Смотрите также

Заметки

  1. ^ а б c Эрдёш (1981).
  2. ^ Ромеро и Санчес Арройо (2007).
  3. ^ Чан и Лоулер (1988). Хиндман (1981) описывает эквивалентную задачу на языке систем множеств вместо гиперграфов.
  4. ^ Хиндман (1981).
  5. ^ Чанг и Грэм (1998).
  6. ^ Эрдёш (1991); Хорак и Туза (1990).
  7. ^ Кан и Сеймур (1992).

использованная литература

  • Chiang, W. I .; Лоулер, Э. (1988), "Краска ребер гиперграфов и гипотеза Эрдеша, Фабера, Ловаса", Комбинаторика, 8 (3): 293–295, Дои:10.1007 / BF02126801, Г-Н  0963120.
  • Чанг, Фань; Грэм, Рон (1998), Эрдеш о графах: его наследие нерешенных проблем, А. К. Питерс, стр. 97–99..
  • Эрдеш, Пол (1981), «О комбинаторных задачах, которые я больше всего хотел бы видеть решенными», Комбинаторика, 1: 25–42, CiteSeerX  10.1.1.294.9566, Дои:10.1007 / BF02579174, Г-Н  0602413.
  • Эрдеш, Пол (1991), «Расширенная задача 6664», Американский математический ежемесячный журнал, Математическая ассоциация Америки, 98 (7): 655, Дои:10.2307/2324942, JSTOR  2324942. Решения Илиаса Кастанаса, Чарльза Вандена Эйндена и Ричарда Хольцсагера, Американский математический ежемесячный журнал 100 (7): 692–693, 1992.
  • Haddad, L .; Тардиф, К. (2004), "Теоретико-клоновая формулировка гипотезы Эрдеша-Фабера-Ловаша", Обсуждения Математическая теория графов, 24 (3): 545–549, Дои:10.7151 / dmgt.1252, Г-Н  2120637.
  • Хиндман, Нил (1981), "О гипотезе Эрдеша, Фабера и Ловаса о п-раскраски », Мочь. J. Math., 33 (3): 563–570, Дои:10.4153 / CJM-1981-046-9, Г-Н  0627643.
  • Horák, P .; Туза, З. (1990), "Проблема раскраски, связанная с гипотезой Эрдеша – Фабера – Ловаса", Журнал комбинаторной теории, серия B, 50 (2): 321–322, Дои:10.1016 / 0095-8956 (90) 90087-Г. Исправлено в JCTB 51 (2): 329, 1991, чтобы добавить имя Тузы в качестве соавтора.
  • Кан, Джефф (1992), "Раскраска почти непересекающихся гиперграфов с п + о(п) цвета", Журнал комбинаторной теории, серия А, 59: 31–39, Дои:10.1016 / 0097-3165 (92) 90096-Д, Г-Н  1141320.
  • Кан, Джефф; Сеймур, Пол Д. (1992), "Дробная версия гипотезы Эрдеша-Фабера-Ловаса", Комбинаторика, 12 (2): 155–160, Дои:10.1007 / BF01204719, Г-Н  1179253.
  • Кляйн, Хауке; Марграф, Мариан (2003), О линейном пересечении числа графов, arXiv:math.CO/0305073.
  • Ромеро, Дэвид; Санчес Арройо, Абдон (2007), «Успехи в отношении гипотезы Эрдеша – Фабера – Ловаса», в Гриммете, Джеффри; МакДиармид, Колин (ред.), Комбинаторика, сложность и шанс: дань уважения Доминику Уэлшу, Серия оксфордских лекций по математике и ее приложениям, Oxford University Press, стр. 285–298, Дои:10.1093 / acprof: oso / 9780198571278.003.0017, ISBN  9780198571278.