Введение

Граф, в котором любые две вершины смежны.

В математической области теории графов, полный граф — это простой неориентированный граф, в котором каждая пара различных вершин соединена единственным ребром. Полный ориентированный граф — это ориентированный граф, в котором каждая пара различных вершин соединена парой уникальных рёбер (по одному в каждом направлении). Сама теория графов обычно относят к началу работ Леонарда Эйлера 1736 года о семи мостах Кёнигсберга. Однако изображения полных графов, с вершинами, расположенными на точках правильного многоугольника, уже появлялись в XIII веке в работах Рамона Луллия. Такой рисунок иногда называют мистической розой.

Геометрия и топология

Полный граф с n узлами представляет рёбра (n – 1)-симплекса. Геометрически он формирует набор рёбер треугольника, тетраэдра и т. д. Полиэдр Цсасара, невыпуклый полиэдр с топологией тора, имеет полный граф в качестве своего скелета. Каждый соседний политоп в четырёх или более измерениях также имеет полный скелет. Графы K₅ и K₃,₃ являются плоскими графами. Однако, любое плоское изображение полного графа с пятью или более вершинами должно содержать пересечение, и непланарный полный граф K₅ играет ключевую роль в характеристике планарных графов: по теореме Куратовского, граф является планарным тогда и только тогда, когда он не содержит ни K₅, ни полный двудольный граф K₃,₃ в качестве подграфа, полученного делением рёбер, а по теореме Вагнера тот же результат справедлив для миноров графа вместо деления рёбер. Как часть семейства Петерсена, K₅ играет аналогичную роль одного из запрещённых миноров для вложения без связей. Другими словами, как доказали Конвей и Гордон, любое вложение K₅ в трёхмерное пространство внутренне связано, с по крайней мере одной парой связанных треугольников. Конвей и Гордон также показали, что любое трёхмерное вложение K₅ содержит гамильтонов цикл, который вложен в пространство как нетривиальный узел.