Кіріспе

Граф теориясының сызықтық алгебралық аспектілері
Математикада спектрлік граф теориясы – графтың қасиеттерін, графпен байланысты матрицалардың сипаттамалық полиномдары, өзіндік мәндері және өзіндік векторлары арқылы зерттейтін сала. Мұндай матрицалардың мысалдары – графтың іргелес матрицасы немесе Лаплас матрицасы. Қарапайым бағытталмаған графтың іргелес матрицасы – нақты симметриялық матрица, сондықтан ол ортогональды түрде диагональдық матрицаға келтіріледі; оның өзіндік мәндері – нақты алгебралық бүтін сандар. Іргелес матрицасы графтың төбелерінің белгіленуіне байланысты болғанымен, оның спектрі – граф инварианты, бірақ толық емес. Спектрлік граф теориясы графқа байланысты матрицалардың өзіндік мәндерінің көптігі арқылы анықталатын граф параметрлерін де қарастырады, мысалы, Колин де Вердьер саны.

Коспектрлік графиктер

Екі граф коспектрлік немесе изоспектрлік деп аталады, егер графтардың жабыстық матрицалары изоспектрлік болса, яғни жабыстық матрицаларының өзіндік мәндердің көптік жиындары тең болса. Коспектрлік графтар изоморфты болуы міндетті емес, бірақ изоморфты графтар әрқашан коспектрлік болады.

Коспектрлік жұбайлар

Егер екі график бірдей спектрге ие болса, бірақ изоморфты болмаса, олар коспектрлік жұптар деп аталады. Колатц пен Синоговиц 1957 жылы хабарлағандай, ең кішкентай коспектрлік жұп – {K1,4, C4 ∪ K1}, яғни 5 төбелі жұлдыз және 4 төбелі цикл мен жекелеген төбелі графиктің біріктірілуі. Полиэдрлі коспектрлік жұптардың ең кішкентай жұбы – әрқайсысы сегіз төбелі эннеаэдрлер.

Коспектрлік графиктерді табу

Барлық ағаштардың көбісі коспектрлі, яғни, төбелер саны артқан сайын, коспектрлі ағаш болатын ағаштардың үлесі 1-ге жақындайды. Екі тұрақты граф коспектрлі болады, егер және тек егер олардың толықтырулары коспектрлі болса. Екі қашықтықтан тұрақты граф коспектрлі болады, егер және тек егер олардың қиылысу массиві бірдей болса. Коспектрлі графтарды Сунада әдісі арқылы да жасауға болады. Коспектрлі графтардың тағы бір маңызды көзі – нүктелік коллинеарлық графтар және нүкте-сызық геометриясының сызықтардың қиылысу графтары. Бұл графтар әрқашан коспектрлі, бірақ көбінесе изоморфты емес.

Чигер теңсіздігі

Риман геометриясынан белгілі Чигер теңсіздігінің Лаплас матрицасымен байланысты дискретті аналогы бар; бұл спектрлік граф теориясындағы маңызды теоремалардың бірі және алгоритмдік қолдануларда жиі қолданылатын пайдалы мәліметтердің бірі. Ол графтың ең сирек кесімін Лапласианның екінші өзіндік мәні арқылы жуықтайды.