Кіріспе

Тұрақты график, мұнда шеңбер диаметрінен екі есе артық

Графтар теориясында Мур графигі – бұл шеңбері (ең қысқа цикл ұзындығы) диаметрінен екі есе артық болатын тұрақты график (ең алыс екі төбе арасындағы қашықтық). Егер мұндай графиктің дәрежесі d болса және оның диаметрі k болса, онда оның шеңбері 2k + 1-ге тең болуы керек. Бұл d дәрежесі және k диаметрі бар график үшін, оның төбелерінің саны осы дәреже және диаметрге ие кез келген графиктегі төбелердің ең көп мүмкін санының жоғарғы шегіне тең болған жағдайда ғана дұрыс. Сондықтан, бұл графиктер өз параметрлері үшін дәреже-диаметр мәселесін шешеді. Мур графигінің тағы бір эквивалентті анықтамасы – G графигінің шеңбері 1=g = 2k + 1 және дәл g ұзындығындағы циклдары бар, мұнда n және m сәйкесінше G графигінің төбелері мен қабырғаларының саны. Шын мәнінде, олар циклдердің санына қатысты экстремалды, олардың ұзындығы графтың шеңберіне тең. Мур графиктері Эдвард Ф. Мурдың құрметіне аталған, ол осы графиктерді сипаттау және жіктеу мәселесін қойған. Дәреже мен диаметрдің берілген комбинациясы үшін ең көп төбелер санынан басқа, Мур графиктері берілген дәреже және шеңберге ие тұрақты график үшін ең аз төбелер санынан тұрады. Яғни, кез келген Мур графигі – бұл тор. Мур графигіндегі төбелер санының формуласы, тіпті және тақ шеңберге ие Мур графиктерін анықтауға мүмкіндік беретіндей етіп жалпылауға болады, және осы графиктер де тор болып табылады.

Степені және диаметрі бойынша шектейтін шыңдар

G ең жоғары дәрежесі d және диаметрі k кез келген граф болсын, және v кез келген төбеден басталатын ендік-бірінші іздеу арқылы құрылған ағашты қарастырайық. Бұл ағашта 0 деңгейінде 1 төбе (өзі v) бар, ал 1 деңгейінде v-нің көршілері) ең көп дегенде d төбе бар. Келесі деңгейде ең көп дегенде d(d − 1) төбе бар: v-нің әрбір көршісі v-ге қосылу үшін өзінің бір көршісін пайдаланады, сондықтан 2-деңгейде ең көп дегенде d − 1 көршісі болуы мүмкін. Жалпы, ұқсас аргумент кез келген деңгейде 1 ≤ i ≤ k, ең көп дегенде төбелер болуы мүмкін екенін көрсетеді. Осылайша, төбелердің жалпы саны ең көп дегенде болады.

Алғашқыда Мур графы түйіндер санының осы шегі дәл орындалатын граф ретінде анықталған. Сондықтан, кез келген Мур графы ең жоғары дәрежесі d және диаметрі k болатын барлық графтардың арасында ең көп төбелер санына ие. Кейіннен, Мур графтарын диаметрі k және айналымы 2k + 1 деп теңдестіріп анықтауға болатынын көрсетті; бұл екі талап бірігіп, графты кейбір d үшін d-регулярлы болуға мәжбүр етеді және төбелерді санау формуласын қанағаттандырады.

Мур графигі қауыстар ретінде

Графиктегі төбелердің санын ең жоғары дәрежесі мен диаметрі арқылы жоғарғы шектеудің орнына, ұқсас әдістермен ең төменгі дәрежесі мен оның айналымы арқылы төбелердің санын ең төменгі шектеуге есептеуге болады. G төбелерінің ең төменгі дәрежесі d және айналымы 2k + 1 болсын делік. Кездейсоқ бастапқы төбе v-ні таңдап, бұрынғыдай v-де тамырланған ендік бірінші іздеу ағашын қарастырайық. Бұл ағашта 0 деңгейінде (өзі v) бір төбе, ал 1 деңгейінде кем дегенде d төбе болуы керек. 2-де (k > 1 болғанда) кем дегенде d(d − 1) төбе болуы керек, себебі 1-дегі әр төбеде кем дегенде d − 1 қалған тұтасулар болуы керек, және 1-дегі екі төбе бір-біріне немесе 2-дегі ортақ төбеге тұтаспауы керек, өйткені бұл болжамды айналымнан қысқа цикл құрады. Жалпы, ұқсас аргумент кез келген деңгейде 1 ≤ i ≤ k кем дегенде төбелер болуы керек екенін көрсетеді. Осылайша, төбелердің жалпы саны кем дегенде болуы керек.

Мур графигінде бұл төбелер санына байланысты шектеу дәл орындалады. Әр Мур графигінің айналымы дәл 2k + 1-ге тең: оның айналымы жоғары болу үшін жеткілікті төбелері жоқ, ал қысқа цикл кейбір ендік бірінші іздеу ағашының алғашқы k деңгейлерінде өте аз төбелердің болуына себеп болар еді. Сондықтан, кез келген Мур графигі ең төменгі d дәрежесі және 2k + 1 айналымы бар барлық графтар арасында ең аз төбелер санына ие: ол - тор. Жұп айналым 2k үшін, ұқсас түрде бір қабырғаның ортасынан басталатын ендік бірінші іздеу ағашын құруға болады. Осы айналымдағы ең төменгі d дәрежесі бар графтың ең төменгі төбелер санының нәтижесінде алынған шектеу (Формуланың оң жағы ендік бірінші іздеу ағашында бір төбеден басталатын төбелер санын есептейді, сондай-ақ ағаштың соңғы деңгейіндегі төбе алдыңғы деңгейдегі d төбемен тұтасуы мүмкін). Осылайша, Мур графтары кейде осы шектеуді дәл қанағаттандыратын графтарды қоса алғанда деп анықталады. Қайталап айтайын, кез келген осындай граф - тор болуы керек.