Compare commits

...

1 Commits

Author SHA1 Message Date
5bb5567f83 comments on solutions and orthography 2021-09-26 23:55:19 +03:00

182
main.tex
View File

@ -32,7 +32,7 @@
\newcounter{mylabelcounter} \newcounter{mylabelcounter}
\makeatletter \makeatletter
\newcommand{\labelText}[2]{% \newcommand{\labelText}[2]{%
#1\refstepcounter{mylabelcounter}% #1\refstepcounter{mylabelcounter}%
\immediate\write\@auxout{% \immediate\write\@auxout{%
@ -100,7 +100,7 @@
\begin{document} \begin{document}
\maketitle \maketitle
Титульный лист %Титульный лист
\newpage \newpage
\begin{definition} \begin{definition}
\emph{Хроматическое число графа} $\chi(G)$ -- минимальное число цветов, в которые можно раскрасить вершины \emph{Хроматическое число графа} $\chi(G)$ -- минимальное число цветов, в которые можно раскрасить вершины
@ -151,6 +151,7 @@
число, не встречающееся в множестве.} множества цветов её соседей. Так как соседей не более, чем $\Delta(G)$, число, не встречающееся в множестве.} множества цветов её соседей. Так как соседей не более, чем $\Delta(G)$,
MEX также не превосходит $\Delta(G)$, значит наша получившаяся раскраска является правильной раскраской в не MEX также не превосходит $\Delta(G)$, значит наша получившаяся раскраска является правильной раскраской в не
более, чем $\Delta(G) + 1$ цвет. более, чем $\Delta(G) + 1$ цвет.
%цветов у вас так получилось \chi(G) + 1, лучше сдвинуть индексацию. Я бы еще MEX убрала, это ненужное утяжеление текста.
\end{solution} \end{solution}
\begin{problem} \begin{problem}
@ -166,21 +167,36 @@
\textit{Переход.} Рассмотрим произвольное ребро(если его нет, то оценка точно выполнена). Удалим две вершины \textit{Переход.} Рассмотрим произвольное ребро(если его нет, то оценка точно выполнена). Удалим две вершины
инцидентные ему. Заметим, что из каждой оставшейся вершины в удаленные ведёт не более одного ребра, так как инцидентные ему. Заметим, что из каждой оставшейся вершины в удаленные ведёт не более одного ребра, так как
иначе они бы образовывали треугольник. Значит мы удалили не более, чем $n - 1$ ребро. В оставшемся графе иначе они бы образовывали треугольник. Значит мы удалили не более, чем $n - 1$ ребро. В оставшемся графе
$\omega$ не увеличилась, значит для него верно предположение индукции, и в нём не более $\lfloor \frac{n - 2}{2} $\omega$ не увеличилась, значит, для него верно предположение индукции, и в нём не более $\lfloor \frac{n - 2}{2}
\rfloor \cdot \lceil \frac{n - 2}{2} \rceil = \left(\lfloor \frac{n}{2} \rfloor - 1 \right) \cdot \rfloor \cdot \lceil \frac{n - 2}{2} \rceil = \left(\lfloor \frac{n}{2} \rfloor - 1 \right) \cdot
\left( \lceil \frac{n}{2} \rceil - 1 \right) = \lfloor \frac{n}{2} \rfloor \cdot \lceil \frac{n}{2} \rceil - \left( \lceil \frac{n}{2} \rceil - 1 \right) = \lfloor \frac{n}{2} \rfloor \cdot \lceil \frac{n}{2} \rceil -
(n - 1)$ рёбер, значит в нашем графе не более $\lfloor \frac{n}{2} \rfloor \cdot \lceil \frac{n}{2} \rceil$ (n - 1)$ рёбер, значит, в нашем графе не более $\lfloor \frac{n}{2} \rfloor \cdot \lceil \frac{n}{2} \rceil$
рёбер, что и требовалось. рёбер, что и требовалось.
% в вашем тексте поправила запятые
%Я бы написала иначе: Если ни одного ребра нет, оценка выполняется. Иначе рассмотрим произвольное ребро и удалим две
%инцидентные ему вершины со всеми выходящими из них ребрами. Заметим, что из каждой оставшейся вершины
%в удаленные ведёт не более одного ребра, так как иначе вместе с удаленным ребром
%они бы образовывали треугольник. Значит мы удалили не более, чем $n - 1$ ребро. В оставшемся графе
%$\omega$ не увеличилось, значит, для него верно предположение индукции, и в нём не более $\lfloor \frac{n - 2}{2}
%\rfloor \cdot \lceil \frac{n - 2}{2} \rceil = \left(\lfloor \frac{n}{2} \rfloor - 1 \right) \cdot
%\left( \lceil \frac{n}{2} \rceil - 1 \right) = \lfloor \frac{n}{2} \rfloor \cdot \lceil \frac{n}{2} \rceil -
%(n - 1)$ рёбер, значит, в нашем графе не более $\lfloor \frac{n}{2} \rfloor \cdot \lceil \frac{n}{2} \rceil$
%рёбер, что и требовалось.
%нужно еще доказать, что оценка неулучшаема
\end{solution} \end{solution}
\begin{problem} \begin{problem}
Докажите, что утверждение задачи 4 равносильно следующему: пусть $G = (V, E)$ и $|V| = n$; если $\alpha(G) < 3$, то Докажите, что утверждение задачи $4$ равносильно следующему: пусть $G = (V, E)$ и $|V| = n$; если $\alpha(G) < 3$, то
число рёбер в $G$ меньше, чем $C^2_n - \lfloor \frac{n}{2} \rfloor \cdot \lceil \frac{n}{2} \rceil$. число рёбер в $G$ меньше, чем $C^2_n - \lfloor \frac{n}{2} \rfloor \cdot \lceil \frac{n}{2} \rceil$.
\end{problem} \end{problem}
\begin{solution}{Доказательство} \begin{solution}{Доказательство}
Рассмотрим дополнение графа $G$ -- $\overline{G}$. Для него выполнено условие предыдующей задачи, а значит в Рассмотрим дополнение графа $G$ -- $\overline{G}$. Для него выполнено условие предыдующей задачи, а значит, в
нем не более $\lfloor \frac{n}{2} \rfloor \cdot \lceil \frac{n}{2} \rceil$ рёбер, а значит в нашем графе не нем не более $\lfloor \frac{n}{2} \rfloor \cdot \lceil \frac{n}{2} \rceil$ рёбер, то есть, в нашем графе не
менее $C^2_n - \lfloor \frac{n}{2} \rfloor \cdot \lceil \frac{n}{2} \rceil$ рёбер. менее $C^2_n - \lfloor \frac{n}{2} \rfloor \cdot \lceil \frac{n}{2} \rceil$ рёбер.
\end{solution} \end{solution}
@ -194,10 +210,11 @@
\begin{solution}{Доказательство} \begin{solution}{Доказательство}
Для начала докажем, что эта оценка неулучшаема, откуда будет следовать, что для одинаковых $n$ данное Для начала докажем, что эта оценка неулучшаема, откуда будет следовать, что для одинаковых $n$ данное
выражение монотонно невозрастает по $k$. выражение %монотонно невозрастает
нестрого возрастает по $k$.
Пусть $n = kx + r$, где $x = \left[ \frac{n}{k}\right]$. Рассмотрим граф, состоящий из $k$ непересекающихся Пусть $n = kx + r$, где $x = \left[ \frac{n}{k}\right]$. Рассмотрим граф, состоящий из $k$ непересекающихся клик,
клик, где $r$ клик содержат $x + 1$ вершину, а $k - r$ содержат $x$ вершин. Посчитаем количество рёбер в нём где $r$ клик содержат $x + 1$ вершину, а $k - r$ содержат $x$ вершин. Посчитаем количество рёбер в нём
\begin{eqnarray*} \begin{eqnarray*}
E = r \frac{(x + 1)x}{2} + (k - r) \frac{x(x - 1)}{2} = xr + \frac{kx(x - 1)}{2} = E = r \frac{(x + 1)x}{2} + (k - r) \frac{x(x - 1)}{2} = xr + \frac{kx(x - 1)}{2} =
\\ = nx - kx^2 + \frac{kx(x - 1)}{2} = nx - \frac{kx(x + 1)}{2} \\ = nx - kx^2 + \frac{kx(x - 1)}{2} = nx - \frac{kx(x + 1)}{2}
@ -209,17 +226,18 @@
\textit{База.} Для $n < k$ утверждение очевидно. \textit{База.} Для $n < k$ утверждение очевидно.
\textit{Переход.} Удалим независимое множество размера $k$. Каждой вершине, не принадлежащей ему было \textit{Переход.} Удалим независимое множество размера $k$. Каждой вершине, не принадлежащей ему, было
инцидентно ребро, ведущее в него, значит мы удалили хотя бы $n - k$ рёбер. Прибавим к этому оценку для $n - k$ инцидентно ребро, ведущее в это множество, значит, мы удалили хотя бы $n - k$ рёбер. Прибавим к этому оценку для $n - k$
вершин и получим новую оценку. вершин и получим новую оценку.
\begin{center} \begin{center}
\begin{equation*} \begin{equation*}
(n - k) + (n - k) \cdot (x - 1) + k \cdot \dfrac{(x - 1)x}{2} = (n - k)x + k \cdot \dfrac{x(x + 1)}{2} (n - k) + (n - k) \cdot (x - 1) + k \cdot \dfrac{(x - 1)x}{2} = (n - k)x + k \cdot \dfrac{x(x + 1)}{2}
\end{equation*} \end{equation*}
\explanation{Положим $n = kx + r$, $0 <= r < k$. Тогда выполнено $\left[ \frac{n - k}{k} \right] = x - 1$} %\explanation{Положим $n = kx + r$, $0 <= r < k$. Тогда выполнено $\left[ \frac{n - k}{k} \right] = x - 1$}
%не уверена, что это объяснение нужно
\end{center} \end{center}
Она в точности равна, тому чему требуется. Она в точности равна, тому, чему требуется.
\end{solution} \end{solution}
\begin{definition} \begin{definition}
@ -232,10 +250,10 @@
\end{problem} \end{problem}
\begin{solution}{Доказательство} \begin{solution}{Доказательство}
Положим противное. Рассмотрим подграф $K_3$, равносторонний треугольник. Из предположения существует вершина, Предположим противное. Рассмотрим подграф $K_3$, равносторонний треугольник. Из предположения существует вершина,
соединенная со всеми тремя. соединенная со всеми тремя.
Значит она является центром описанной окружности треугольника. Легко проверить, что радиус описанной Значит, она является центром описанной окружности треугольника. Легко проверить, что радиус описанной
окружности равностороннего треугольника не равен его стороне. Противоречие. окружности равностороннего треугольника не равен его стороне. Противоречие.
\end{solution} \end{solution}
@ -244,13 +262,13 @@
\end{problem} \end{problem}
\begin{solution}{Доказательство} \begin{solution}{Доказательство}
Вершина, соединенная с тремя является центром описанной окружности, а он ровно один, значит подграфа Вершина, соединенная с тремя, является центром описанной окружности, а он ровно один, значит подграфа
$K_{2, 3}$ нет. $K_{2, 3}$ нет.
\end{solution} \end{solution}
\begin{problem} \begin{problem}
Докажите, что в дистанционном графе нет подграфа $W = $ Докажите, что в дистанционном графе нет подграфа $W = $
%лучше все-таки сказать W (см ниже), потому что через = не очень понятно
\begin{asy} \begin{asy}
unitsize(1cm); unitsize(1cm);
import geometry; import geometry;
@ -287,6 +305,7 @@
Заметим, что точки $A, B, C, D, E$ расположены именно так как выше, поскольку $ABD, BCE$ -- равносторонние Заметим, что точки $A, B, C, D, E$ расположены именно так как выше, поскольку $ABD, BCE$ -- равносторонние
треугольники, и есть ребро $DE$. Тогда длина отрезка $AC$ равна двум. А значит, тогда равноудаленная от его треугольники, и есть ребро $DE$. Тогда длина отрезка $AC$ равна двум. А значит, тогда равноудаленная от его
концов имеет расстояние до них хотя бы 1, причем равенство достигается только в точке $B$. концов имеет расстояние до них хотя бы 1, причем равенство достигается только в точке $B$.
%отсюда следует, что B и F совпадают, чего не может быть
\end{solution} \end{solution}
@ -295,7 +314,7 @@
все узлы сетки внутри него. Также от каждого единичного отрезка сетки внутри квадрата в обе стороны отложен все узлы сетки внутри него. Также от каждого единичного отрезка сетки внутри квадрата в обе стороны отложен
равносторонний треугольник. Назовём такой граф $G_{\text{sk}}(n)$. равносторонний треугольник. Назовём такой граф $G_{\text{sk}}(n)$.
\end{definition} \end{definition}
%может, все-таки не G_{sk}, если вы хотите это куда-то выложить? :)
\begin{figure}[!ht] \begin{figure}[!ht]
\begin{center} \begin{center}
\begin{asy} \begin{asy}
@ -364,13 +383,14 @@
\end{problem} \end{problem}
\begin{solution}{Решение} \begin{solution}{Решение}
Рассмотрим $G_{\text{sk}}(4)$. По лемме 2.1 у него 64 вершины и 188 рёбер, что противоречит неравенству $E <= 3V - $G_{\text{sk}}(4)$ дистанционный, но не планарный, так как по лемме 2.1 у него 64 вершины и 188 рёбер, что противоречит неравенству $E <= 3V -
6$, которое выполнено для всех планарных графов. 6$, которое выполнено для всех планарных графов.
Рассмотрим $K_4$. Он не дистанционный, но планарный. $K_4$, напротив, не дистанционный, но планарный.
\end{solution} \end{solution}
\begin{problem} \begin{problem}
Пусть в графе $G = (V, E)$ на плоскости $4n$ вершин, а $\alpha(G) <= n$. Докажите, что когда граф $G$ дистанционный Пусть в графе $G = (V, E)$ на плоскости $4n$ вершин, а $\alpha(G) <= n$. Докажите, что когда граф $G$ дистанционный,
имеет место более сильная оценка $|E| >= 7n$. Воспользуйтесь результатом задачи 7. имеет место более сильная оценка $|E| >= 7n$. Воспользуйтесь результатом задачи 7.
\end{problem} \end{problem}
@ -382,13 +402,13 @@
после удаления, все максимальные независимые множества потеряют хотя бы одну вершину. после удаления, все максимальные независимые множества потеряют хотя бы одну вершину.
\end{solution} \end{solution}
\begin{solution}{Решение} \begin{solution}{Решение}
Будем действовать по индукции. Будем действовать индукцией по $n$.
\textit{База.} Для $n = 1$ очевидно. \textit{База.} Для $n = 1$ очевидно.
\textit{Переход.} Попробуем удалить четыре вершины, уменьшив размер максимального независимого множества, удалив не \textit{Переход.} Попробуем удалить четыре вершины, уменьшив размер максимального независимого множества и удалив не
менее 7 рёбер. Обозначим за $d$ минимальную степень вершины. Если $d >= 4$, то в $G$ суммарно хотя бы $8n$ рёбер. менее $7$ рёбер. Обозначим за $d$ минимальную степень вершины. Если $d >= 4$, то в $G$ хотя бы $8n$ рёбер.
Если $d <= 2$, то удалив вершину и ее соседей, по теореме Брукса в оставшемся графе $\Delta(G) >= \chi(G) >= Если $d <= 2$, то, удалив вершину и ее соседей, по теореме Брукса в оставшемся графе получим $\Delta(G) >= \chi(G) >=
\frac{4n - d - 1}{n - 1} > 4$, откуда в графе останется вершина степени хотя бы 5. Удалим её тоже. При $d = 2$ мы \frac{4n - d - 1}{n - 1} > 4$, откуда в графе останется вершина степени хотя бы 5. Удалим её тоже. При $d = 2$ мы
удалим хотя бы 8 рёбер. В случае $d = 1$ мы можем удалить ещё одну вершину, и тогда мы удалим хотя бы 7 рёбер, в удалим хотя бы 8 рёбер. В случае $d = 1$ мы можем удалить ещё одну вершину, и тогда мы удалим хотя бы 7 рёбер, в
случае $d = 0$ можно найти ещё две неизолированные вершины, которым инцидентно хотя бы два ребра, и удалить их. случае $d = 0$ можно найти ещё две неизолированные вершины, которым инцидентно хотя бы два ребра, и удалить их.
@ -406,13 +426,13 @@
Аккуратно рассмотрим переход из решения прошлой задачи. Осталось рассмотреть случай $d = 3$. Аккуратно рассмотрим переход из решения прошлой задачи. Осталось рассмотреть случай $d = 3$.
Рассмотрим вершину $v$ степени $d$. Рассмотрим вершину $v$ степени $d$.
Пусть среди соседей $v$ отсутствует хотя бы два ребра между ними. Тогда суммарно им инцидентно хотя бы 8 рёбер, Пусть среди соседей $v$ отсутствуют хотя бы два ребра между ними. Тогда суммарно им инцидентно хотя бы $8$ рёбер,
поэтому по лемме 2.2 мы можем удалить её с соседями, уменьшив число независимости. поэтому по лемме $2.2$ мы можем удалить её с соседями, уменьшив число независимости.
Иначе, между соседями нет ровно одного ребра в силу отсутствия $K_4$. Пусть суммарно им инцидентно менее 8 рёбер. Иначе, между соседями нет ровно одного ребра в силу отсутствия $K_4$. Пусть суммарно им инцидентно менее 8 рёбер.
Обозначим его концы $u$ и $w$, а оставшегося соседа $t$. Заметим, что из $t$ нет рёбер во вне по предположению. Обозначим через $u$ и $w$ вершины, не связанные ребром, а оставшегося соседа $t$. Заметим, что из $t$ нет рёбер во вне по предположению.
Рассмотрим единственную(поскольку $d = 3$) вершину $x$ не из уже отмеченных, инцидентных $u$. Рассмотрим единственную(поскольку $d = 3$) вершину, которая инцидентна $u$ и не инцедентна $v$, назовём её $x$.
\begin{center} \begin{center}
\begin{asy} \begin{asy}
@ -447,19 +467,19 @@
\end{asy} \end{asy}
\end{center} \end{center}
Тогда рассмотрим вершину $u$ и ее соседей. Рёбер $x \rightarrow v, x \rightarrow t$ нет в графе, значит рассмотрев Рёбер $x \rightarrow v, x \rightarrow t$ нет в графе, значит, рассмотрев
вершину $u$ вместо вершины $v$ можно свести всё к предыдущему случаю. вершину $u$ вместо вершины $v$, можно свести всё к предыдущему случаю.
\end{solution} \end{solution}
\begin{problem} \begin{problem}
С помощью индукции выведите из задачи 12 оценку $|E| >= 8n$ в условиях задачи 11. С помощью индукции выведите из задачи 12 оценку $|E| >= 8n$ в условиях задачи 11.
\end{problem} \end{problem}
\begin{solution}{Решение} \begin{solution}{Решение}
Пусть минимальная степень вершины хотя бы 4, тогда суммарно хотя бы $8n$ рёбер, значит можно считать, что на каждом Пусть минимальная степень вершины хотя бы $4$, тогда суммарно хотя бы $8n$ рёбер и доказано требуемое. Значит, можно считать, что на каждом
шаге индукции она не больше трёх. шаге индукции минимальная степень не больше трёх.
\textit{База.} Для $n = 0, 1, 2$ очевидно. \textit{База.} Для $n = 0, 1, 2$ очевидно.
\textit{Переход}. Применим задачу 12, сведя всё к случаю для $n - 1$. Поскольку мы удалили хотя бы 8 рёбер, сложив \textit{Переход}. Применим задачу 12, сведя всё к случаю для $n - 1$. Поскольку мы удалили хотя бы $8$ рёбер, сложив
оценки, получим требуемое. оценки, получим требуемое.
\end{solution} \end{solution}
\begin{problem} \begin{problem}
@ -504,6 +524,8 @@
С помощью результатов задач 7-9 докажите, что если у дистанционного графа на плоскости $4n$ вершин и $\alpha(G) <= С помощью результатов задач 7-9 докажите, что если у дистанционного графа на плоскости $4n$ вершин и $\alpha(G) <=
n$, то $|E| >= \frac{26}{3}n$. n$, то $|E| >= \frac{26}{3}n$.
\end{problem} \end{problem}
%может быть, лучше убрать задачки без решений. Но это уже на ваш вкус.
\begin{problem} \begin{problem}
Улучшите оценку задачи 15. Улучшите оценку задачи 15.
\end{problem} \end{problem}
@ -514,9 +536,21 @@
Найдите число рёбер в графе $G(n, 3, 1)$. Найдите число рёбер в графе $G(n, 3, 1)$.
\end{problem} \end{problem}
\begin{solution}{Решение} \begin{solution}{Решение}
Разобьем все рёбра на группы по соединяющему элементу. Зафиксируем порядок вершин, а в конце поделим ответ на 2. Выберем соединяющий элемент ($C_n^1$ способами). Потом выберем по два оставшихся элемента для первого и второго %тут как-то не очень понятно. Кажется, без понятия соединяющего элемента можно написать лучше.
%Лучше не говорить "посчитаем так, потом поделим". Это больше похоже на объяснение того, как вы доказали, а не на строгий текст.
%см. ниже вариант записи, попробуйте переписать 18, чтобы было построже и попонятнее, пожалуйста.
%Сопоставим каждому элементу множества рёбра, соединяющие вершины, которые задаются подмножествами, пересекающимися по этому элементу.
%Таким образом, каждое ребро сопоставлено ровно одному элементу, а каждому ребру сопоставлено столько рёбер,
%сколько существует пар непересекающихся двухэлементых пождмножеств $n - 1$ - элементного множества, то есть, $\frac{1}{2}\cdot
%C_{n - 1}^2 \cdot C_{n - 3}^2$ ребер. Сложив ребра, соотвествующие всем вершинам, получим $\frac{1}{2} \cdot C_n^1 \cdot
%C_{n - 1}^2 \cdot C_{n - 3}^2 = 15 \cdot C_{n}^5$ рёбер.
Разобьем все рёбра на группы по соединяющему элементу. Зафиксируем порядок вершин, а в конце поделим ответ на 2.
Выберем соединяющий элемент ($C_n^1$ способами). Потом выберем по два оставшихся элемента для первого и второго
множеств в соединённых вершинах ($C_{n - 1}^2 \cdot C_{n - 3}^2$ способами). Итого $\frac{1}{2} \cdot C_n^1 \cdot множеств в соединённых вершинах ($C_{n - 1}^2 \cdot C_{n - 3}^2$ способами). Итого $\frac{1}{2} \cdot C_n^1 \cdot
C_{n - 1}^2 \cdot C_{n - 3}^2 = 15 \cdot C_{n}^5$ рёбер. C_{n - 1}^2 \cdot C_{n - 3}^2 = 15 \cdot C_{n}^5$ рёбер.
\end{solution} \end{solution}
\begin{problem} \begin{problem}
Найдите число треугольников в графе $G(n, 3, 1)$. Найдите число треугольников в графе $G(n, 3, 1)$.
@ -534,26 +568,26 @@
\end{problem} \end{problem}
\begin{solution}{Решение} \begin{solution}{Решение}
Рассмотрим граф $G^\prime$, в котором есть ребро между двумя множествами, если они пересекаются по 2 элементам. Рассмотрим граф $G^\prime$, в котором есть ребро между двумя множествами, если они пересекаются по 2 элементам.
%лучше еще написать, откуда берутся вершины $G^\prime$.
Посмотрим на независимое в множество $G$. Пусть в $G^\prime$ есть ребра $uv$ и $uw$. Тогда если вершины $u, v, w$ Посмотрим на произвольное независимое в множество $G$. Пусть в $G^\prime$ есть ребра $uv$ и $uw$. Тогда если вершины $u, v, w$
образуют независимое множество в $G$, то в $G^\prime$ есть ребро $vw$, так как множества $v, w$ пересекутся по хотя образуют независимое множество в $G$, то в $G^\prime$ есть ребро $vw$, так как множества $v, w$ пересекутся по хотя
бы одному элементу. бы одному элементу.
Значит если рассмотреть независимое множество $I \subset G$, то соответствующий ему подграф $I^\prime \subset Значит, если рассмотреть независимое множество $I \subset G$, то в соответствующем ему подграфе $I^\prime \subset
G^\prime$, то в нём все компоненты связности будут кликами. Поскольку $I$ -- независимое множество, а ребер в G^\prime$ все компоненты связности будут кликами. Поскольку $I$ -- независимое множество, а ребер в
$G^\prime$ между кликами нет, то любые два множества из разных клик не пересекаются, значит множества элементов клик $G^\prime$ между кликами нет, то любые два множества из разных клик не пересекаются, значит, множества элементов,
не пересекаются. входящих в трехэлементные подмножества, соответсвующие вершинам одной клики, не пересекаются.
Посмотрим, сколько вершин может быть в клике в $G^\prime$, где всего $k$ элементов множества. Пусть есть ребра $uv, Посмотрим, сколько вершин может быть в клике в $G^\prime$, где всего $k$ элементов множества. Пусть есть ребра $uv,
uw$, причём соответстующие множества пересекаются по одинаковой паре элементов. Тогда все вершины в клике uw$, причём соответстующие множества пересекаются по одинаковой паре элементов. Тогда все вершины в клике
пересекаются по этой паре элементов. пересекаются по этой паре элементов.
Значит либо размер клики не превосходит 5, либо в ней не более $k - 2$ вершин, поскольку все множества пересекаются Значит, либо размер клики не превосходит 5, либо в ней не более $k - 2$ вершин, поскольку все множества пересекаются
по одинаковым элементам. При $k = 4$ в ней может быть не более $k$ вершин(все $C^3_4$ вершин), при $k = 5$ не более по одинаковым элементам. При $k = 4$ в ней может быть не более $k$ вершин(все $C^3_4$ вершин), при $k = 5$ не более
$k - 1$ вершин. $k - 1$ вершин.
Размер независимого множества это сумма по всем кликам, причем из рассуждений выше, видно, что она не превосходит Размер независимого множества это сумма по всем кликам, соответствующим ему в $G^\prime$, причем из рассуждений выше видно,
$n$. При $n = 4k, 4k + 1$, рассматриваем все трехэлементные подмножества множеств вида $\{4i + 1, 4i + 2, 4i + 3, 4i что она не превосходит $n$. При $n = 4k, 4k + 1$, рассматриваем все трехэлементные подмножества множеств вида $\{4i + 1, 4i + 2, 4i + 3, 4i
+ 4\}$, получая $n$ или $n - 1$. При $n = 4k + 2, 4k + 3$ рассмотрим множества вида $\{1, 2, i\}$ и получим $n - 2$ + 4\}$, получая $n$ или $n - 1$. При $n = 4k + 2, 4k + 3$ рассмотрим множества вида $\{1, 2, i\}$ и получим $n - 2$
элемента в независимом множестве. Из рассуждений выше данный ответ оптимален. элемента в независимом множестве. Из рассуждений выше данный ответ оптимален.
\end{solution} \end{solution}
@ -561,29 +595,30 @@
Найдите $w(G(n, 3, 1))$. Найдите $w(G(n, 3, 1))$.
\end{problem} \end{problem}
\begin{solution}{Решение} \begin{solution}{Решение}
Раскрасим ребра между вершинами в цвета соответстующие номеру совпадающего элемента. Пусть есть треугольник. Раскрасим ребра между вершинами в цвета, соответстующие номеру совпадающего элемента. Пусть есть треугольник.
Заметим, что если в нем есть два одноцветных ребра, то третье ребро будет такого же цвета. Значит в нашем графе все Заметим, что если в нем есть два одноцветных ребра, то третье ребро будет такого же цвета. Значит в нашем графе все
треугольники либо одноцветны либо разноцветны. треугольники либо одноцветны,либо разноцветны.
В частности, данное условие означает, что если одна вершина в клике достижима из другой вершины по ребрам одного В частности, данное условие означает, что если одна вершина в клике достижима из другой вершины по ребрам одного
цвета, то между ними есть ребро этого цвета. Это значит, что все компоненты связности по одному цвету являются цвета, то между ними есть ребро этого цвета. Это значит, что все компоненты связности по ребрам одного цвета являются
кликами этого цвета. кликами этого цвета.
Также если рассмотреть два ребра одного цвета в клике, то это означает, что вершины инцидентные им содержат Также, если рассмотреть два ребра одного цвета в клике, то инцидентные им вершны будут содержать элемент,
соответствующий элемент, а значит соединены ребром этого цвета между собой. То есть в клике всего одна компонента соответствующий этому цвету, а значит, соединены ребром этого цвета между собой. То есть в клике всего одна компонента
связности по каждому цвету, которого есть хотя бы два ребра. связности по каждому цвету, в который раскрашены хотя бы два ребра из этой клики.
Посмотрим как выглядит клика одного цвета $c$ размера $w$. Это множества вида $\{c, a_i, b_i\}$, причём все $a_i, Посмотрим, как выглядит клика одного цвета $c$ размера $w$. Это множества вида $\{c, a_i, b_i\}$, причём все пары $a_i,
b_i$ различны. Пусть есть вершина соединенная со всеми в данной клике. Тогда из неё идет $w$ рёбер разного цвета, b_i$ различны. Пусть есть вершина, соединенная со всеми в данной клике, но не входящая в неё. Тогда из неё идет $w$ рёбер разного цвета,
значит $w <= 3$, так как из каждой вершины ведут ребра трех цветов. Значит максимальная клика либо состоит из клик значит $w <= 3$, так как из каждой вершины ведут ребра трех цветов. Значит максимальная клика либо состоит из цветных клик
размера не более 3, либо из одной клики. размера не более $3$, либо из одной клики.
Во втором случае максимальная клика получается размера $\left[ \frac{n - 1}{2} \right]$, а во втором случае в ней не Во втором случае максимальная клика получается размера $\left[ \frac{n - 1}{2} \right]$, а в первом случае в ней не
более $3n$ рёбер, значит размер максимальной клики равен $\left[ \frac{n - 1}{2} \right]$ начиная с некоторого $n$. более $3n$ рёбер, значит, размер максимальной клики равен $\left[ \frac{n - 1}{2} \right]$ начиная с некоторого $n$.
Подробнее рассмотрим второй случай. Пусть есть треугольник. Тогда каждая вершина соединена со всеми его вершинами, а Подробнее рассмотрим первый случай. Пусть в клике есть треугольник. Тогда каждая оставшаяся вершина из клики
значит всего цветов ребер в такой клике не более 7. Тогда в ней не более 21 ребра, а значит её размер не превосходит соединена со всеми его вершинами, а значит,
7. Пример такой клики: всего цветов ребер в такой клике не более $7$. Тогда в ней не более $21$ ребра, а значит, её размер не превосходит
$7$. Пример такой клики:
$$\{\{1, 2, 3\} \{1, 4, 5\} \{1, 6, 7\} \{2, 4, 6\} \{2, 5, 7\} \{3, 4, 7\} \{3, 5, 6\} \}$$ $$\{\{1, 2, 3\} \{1, 4, 5\} \{1, 6, 7\} \{2, 4, 6\} \{2, 5, 7\} \{3, 4, 7\} \{3, 5, 6\} \}$$
Значит ответ такой Значит ответ такой
@ -592,10 +627,10 @@
0 & n <= 4 \\ 0 & n <= 4 \\
4 & n = 6 \\ 4 & n = 6 \\
7 & n \in [7, 13] \\ 7 & n \in [7, 13] \\
\left[ \frac{n - 1}{2 }\right] & \text{otherwise} \left[ \frac{n - 1}{2 }\right] & \text{иначе}
\end{cases} \end{cases}
\end{equation*} \end{equation*}
% про otherwise - лучше не добавлять английский текст, там, где он по смыслу не особо нужен
\end{solution} \end{solution}
\begin{problem} \begin{problem}
Докажите, что если $n = 2^k$, то $\chi(G) = \frac{|V|}{\alpha(G)} = \frac{(n - 1)\cdot(n - 2)}{2}$ Докажите, что если $n = 2^k$, то $\chi(G) = \frac{|V|}{\alpha(G)} = \frac{(n - 1)\cdot(n - 2)}{2}$
@ -626,11 +661,11 @@
\end{equation*} \end{equation*}
\end{problem} \end{problem}
\begin{solution}{Решение} \begin{solution}{Решение}
Проведем биекцию между двумя множествами графов, сохранив отношение инцидентности. Пронумеруем элементы множествах в Приведем биекцию между множествами вершин графов, сохранив отношение инцидентности. Пронумеруем элементы множествах в
вершинах $G(n, 3, 1)$ от $1$ до $n$. Каждой вершине $v$ из $G(n, 3, 1)$ сопоставим вектор $v^\prime$ в котором вершинах $G(n, 3, 1)$ от $1$ до $n$. Каждой вершине $v$ из $G(n, 3, 1)$ сопоставим вектор $v^\prime$ в котором
координаты с соответствующие номерам элементов из $v$ равны $1$, а остальные координаты равны $0$. Заметим, что координаты с соответствующие номерам элементов из $v$ равны $1$, а остальные координаты равны $0$. Заметим, что
$v^\prime \in H$. Теперь рассмотрим любую вершину $w$ инцидентную $v$. Заметим, что $w^\prime$ - вершина, $v^\prime \in H$. Теперь рассмотрим любую вершину $w$ инцидентную $v$. Заметим, что $w^\prime$ - вершина,
сопоставленная $w$ в $H$ будет инцидентна $v^\prime$. И никакие другие вершины не будут инцидентны $v^\prime$. сопоставленная $w$ в $H$, будет инцидентна $v^\prime$ и никакие другие вершины не будут инцидентны $v^\prime$.
\end{solution} \end{solution}
\begin{problem} \begin{problem}
Пусть $K_{l_1, \ldots, l_r}$ - полный $r$ - дольный граф с размерами долей $l_1, \ldots, l_r$. Докажите, что в Пусть $K_{l_1, \ldots, l_r}$ - полный $r$ - дольный граф с размерами долей $l_1, \ldots, l_r$. Докажите, что в
@ -642,12 +677,14 @@
\textit{База.} Для $n = 2$, на плоскости не существует графа $K_{3, 3}$. \textit{База.} Для $n = 2$, на плоскости не существует графа $K_{3, 3}$.
\textit{Переход.} Пусть утверждение доказано для всех размерностей пространства, не превосходящих $n$. Докажем \textit{Переход.} Пусть утверждение доказано для всех размерностей пространства, не превосходящих $n$. Докажем
утвердение для $\mathbb{R}^{n + 1}$ от противного. Пусть в $\mathbb{R}^n$ существует полный граф $G = K_{3, \ldots, утвердение для $\mathbb{R}^{n + 1}$ от противного. Пусть в $\mathbb{R}^{n+}$ существует полный граф $G = K_{3, \ldots,
3}$ c числом долей $\left[\frac{n + 1}{2}\right] + 1$. Рассмотрим первую долю $G$. Тогда все остальные вершины 3}$ c числом долей $\left[\frac{n + 1}{2}\right] + 1$. Рассмотрим первую долю $G$. Тогда все остальные вершины
лежат в подпространстве проходящем через центр описанной окружности треугольника образованного тремя вершинами лежат в подпространстве, проходящем через центр описанной окружности треугольника, образованного тремя вершинами
первой доли, и перпендикулярном плоскости, проходящей через 3 вершины этой доли. Это подпространство имеет первой доли, и перпендикулярном плоскости, проходящей через $3$ вершины этой доли. Это подпространство имеет
размерность $n - 2$, значит для него выполняется предположение индукции, значит там не существует графа $K_{3, размерность $n - 2$, значит, для него выполняется предположение индукции, значит, там не существует графа $K_{3,
\ldots, 3}$ с количеством долей $\left[\frac{n - 2}{2}\right] + 1 = \left[\frac{n}{2}\right]$. Противоречие. \ldots, 3}$ с количеством долей $\left[\frac{n - 2}{2}\right] + 1 = \left[\frac{n}{2}\right]$. Противоречие.
%переход тут на -2 делается, значит, нужна отдельая база для нечетного n (причем 1 не подойдет, как лего можно убедиться)
\end{solution} \end{solution}
\begin{problem} \begin{problem}
Докажите, что если в условиях задачи 22 дополнительно потребовать выполнение условия $|W_n| = o(n^2)$, то оценка из Докажите, что если в условиях задачи 22 дополнительно потребовать выполнение условия $|W_n| = o(n^2)$, то оценка из
@ -719,7 +756,7 @@
равная $\frac{|W_n|^2}{\alpha_n}$. равная $\frac{|W_n|^2}{\alpha_n}$.
\end{problem} \end{problem}
\begin{solution}{Доказательство} \begin{solution}{Доказательство}
Будем как в доказательстве теоремы Турана на каждом шаге удалять максимальное независимое множество, и смотреть Будем как в доказательстве теоремы Турана на каждом шаге удалять максимальное независимое множество и смотреть,
сколько ребер в него вело. сколько ребер в него вело.
На $i$-ом шаге размер максимального независимого множества не превосходит $\alpha_n$, а вершин кроме него осталось На $i$-ом шаге размер максимального независимого множества не превосходит $\alpha_n$, а вершин кроме него осталось
@ -728,9 +765,9 @@
Пусть среди оставшихся вершин хотя бы из $n\alpha_n$ исходит ровно одно ребро в независимое множество. Тогда какая- Пусть среди оставшихся вершин хотя бы из $n\alpha_n$ исходит ровно одно ребро в независимое множество. Тогда какая-
то вершина $v$ независимого множества соединена с хотя бы $n + 1$ вершиной оставшегося графа. Поскольку клик размера то вершина $v$ независимого множества соединена с хотя бы $n + 1$ вершиной оставшегося графа. Поскольку клик размера
$n + 2$ нет, то среди этих вершин есть две $u, w$ не соединенные ребром. Удалим из независимого множества $v$ и $n + 2$ нет, то среди этих вершин есть две $u, w$ не соединенные ребром. Удалим из независимого множества $v$ и
добавим $u, w$. Оно останется независимым, и его размера увеличится. добавим $u, w$. Оно останется независимым, и его размер увеличится.
Значит есть не более $n\alpha_n$ вершин, из которых ведет ровно одно ребро в независимое множество. Значит на $i$-ом Значит, есть не более $n\alpha_n$ вершин, из которых ведет ровно одно ребро в независимое множество. Значит, на $i$-ом
шаге мы удалим хотя бы $2(|W_n| - i\alpha_n - n\alpha_n) + n\alpha_n = 2(|W_n| - i\alpha_n) - n\alpha_n$ рёбер. шаге мы удалим хотя бы $2(|W_n| - i\alpha_n - n\alpha_n) + n\alpha_n = 2(|W_n| - i\alpha_n) - n\alpha_n$ рёбер.
Просуммируем количество удаленных ребер по всем шагам. Получим Просуммируем количество удаленных ребер по всем шагам. Получим
@ -765,6 +802,7 @@
Найдите число ребер в графе $G(n, r, s)$. Найдите число ребер в графе $G(n, r, s)$.
\end{cproblem} \end{cproblem}
\begin{solution}{Решение} \begin{solution}{Решение}
%просто шикарно запиано по сравнению с G(n, 3, 1), вы большие молодцы!
Заметим, что граф $G(n, r, s)$ регулярный. Поэтому для подсчета числа рёбер воспользуемся формулой $|E| = \frac{|V| Заметим, что граф $G(n, r, s)$ регулярный. Поэтому для подсчета числа рёбер воспользуемся формулой $|E| = \frac{|V|
\cdot k}{2}$, где $k$ - степень каждой вершины в графе $G(n, r, s)$. Для нашего графа эта формула превратится в: \cdot k}{2}$, где $k$ - степень каждой вершины в графе $G(n, r, s)$. Для нашего графа эта формула превратится в:
$|E| = \frac{C_n^r \cdot C_{n - r}^{r - s}}{2}$. $|E| = \frac{C_n^r \cdot C_{n - r}^{r - s}}{2}$.
@ -773,6 +811,8 @@
Найдите число треугольников в графе $G(n, r, s)$. Найдите число треугольников в графе $G(n, r, s)$.
\end{cproblem} \end{cproblem}
\begin{solution}{Решение} \begin{solution}{Решение}
% а вот тут надо пояснить, что значит "элементы на ребрах треугольников", пока немного мутно
Зафиксируем $i$, число общих элементов на ребрах треугольника. Способов их выбрать ровно $C_n^i$. Зафиксируем Зафиксируем $i$, число общих элементов на ребрах треугольника. Способов их выбрать ровно $C_n^i$. Зафиксируем
порядок вершин треугольника. Тогда сначала нам надо выбрать $s - i$ элементов в попарные пересечения множеств, а порядок вершин треугольника. Тогда сначала нам надо выбрать $s - i$ элементов в попарные пересечения множеств, а
потом $r - 2s + i$ элементов, которые ровно в одном множестве для каждого множества в фиксированном порядке. потом $r - 2s + i$ элементов, которые ровно в одном множестве для каждого множества в фиксированном порядке.