Введение

Граф, в котором все упорядоченные пары связанных узлов являются автоморфными. В математической области теории графов, граф G симметричен (или переходный по дуге), если для любых двух пар смежных вершин и в G существует автоморфизм

такой, что

и

Другими словами, граф симметричен, если его группа автоморфизмов действует транзитивно на упорядоченные пары смежных вершин (то есть на ребра, рассматриваемые как направленные). Такой граф иногда также называют 1-дуговым транзитивным.

По определению (не принимая во внимание и ), симметричный граф без изолированных вершин также должен быть вершинно транзитивным. Такие графы называются полутранзитивными. Наименьший связный полутранзитивный граф — это граф Холта, со степенью 4 и 27 вершинами. Некоторые авторы используют термин «симметричный граф» для обозначения графа, который является вершинно транзитивным и реберно транзитивным, а не дуговым транзитивным. Такое определение включает в себя полутранзитивные графы, которые исключены в соответствии с вышеуказанным определением. Граф, транзитивный по расстояниям, — это граф, в котором вместо рассмотрения пар смежных вершин (то есть вершин на расстоянии 1 друг от друга) определение охватывает две пары вершин, каждая из которых находится на одинаковом расстоянии друг от друга. Такие графы по определению автоматически симметричны. Перепись Фостера была начата в 1930-х годах Рональдом М. Фостером, когда он работал в Bell Labs, а в 1988 году (когда Фостеру было 92 года) были опубликованы первые результаты. Первые тринадцать пунктов в списке — кубические симметричные графы с до 30 вершин (десять из них также являются транзитивными по расстояниям; исключения указаны):

Вершин Диаметр Длина окружности Граф Примечания4 1 3 Полный граф K4 транзитивен по расстояниям, 2-дуговой транзитивен6 2 4 Полный двудольный граф K3,3 транзитивен по расстояниям, 3-дуговой транзитивен8 3 4 Вершины и ребра куба транзитивен по расстояниям, 2-дуговой транзитивен10 2 5 Граф Петерсена транзитивен по расстояниям, 3-дуговой транзитивен14 3 6 Граф Хивуда транзитивен по расстояниям, 4-дуговой транзитивен16 4 6 Граф Мёбиуса — Кантора 2-дуговой транзитивен18 4 6 Граф Паппа транзитивен по расстояниям, 3-дуговой транзитивен20 5 5 Вершины и ребра додекаэдра транзитивен по расстояниям, 2-дуговой транзитивен20 5 6 Граф Дезарга транзитивен по расстояниям, 3-дуговой транзитивен24 4 6 Граф Науру (обобщенный граф Петерсена G(12,5)) 2-дуговой транзитивен26 5 6 Граф F26A 1-дуговой транзитивен28 4 7 Граф Коксетера транзитивен по расстояниям, 3-дуговой транзитивен30 4 8 Граф Татта — Коксетера транзитивен по расстояниям, 5-дуговой транзитивен

Другие известные кубические симметричные графы — граф Дика, граф Фостера и граф Биггса — Смита. Десять графов, транзитивных по расстояниям, перечисленных выше, вместе с графом Фостера и графом Биггса — Смита, являются единственными кубическими графами, транзитивными по расстояниям.

Свойства

Связность вершин симметричного графа всегда равна степени *d*. В отличие от этого, для вершинно-транзитивных графов в общем случае связность вершин ограничена снизу величиной 2(d + 1)/3. Вершинно-транзитивный граф степени *t*, равной 3 или более, имеет длину окружности не менее 2(*t* – 1). Однако не существует конечных вершинно-транзитивных графов степени 3 или более при *t* ≥ 8. В случае, когда степень равна ровно 3 (кубические симметричные графы), таких графов не существует при *t* ≥ 6.