완전 그래프
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1. 개요
완전 그래프는 주어진 꼭짓점들 사이에 가능한 모든 변을 갖는 단순 그래프이다. 집합 S에 대한 완전 그래프 K(S)는 S를 꼭짓점으로 가지고, 서로 다른 모든 두 꼭짓점 사이에 변을 갖는다. 크기가 같은 두 집합의 완전 그래프는 동형이며, 크기가 κ인 집합의 완전 그래프는 Kκ로 표기한다.
(단순) 그래프의 범주 위에, 그래프를 그 꼭짓점 집합으로 대응시키는 망각 함자 가 존재한다. 이 함자는 오른쪽 수반 함자를 갖는다.
유한 완전 그래프 은 개의 변을 가지며, 모든 꼭짓점은 차수 을 갖는 정규 그래프이다. 모든 완전 그래프는 그 자체로 클릭을 이룬다.[4]
n개의 꼭짓점을 가진 유한 완전 그래프 Kn은 n(n-1)/2개의 변을 가지며, 모든 꼭짓점의 차수는 n-1이다. 모든 완전 그래프는 그 자체로 클리크를 이루며, 여 그래프는 무변 그래프이다. 완전 그래프의 각 변에 방향을 부여하면 토너먼트가 된다. 완전 그래프는 기하학적 및 위상수학적 성질을 가지며, K1부터 K4까지는 평면 그래프이지만, 다섯 개 이상의 꼭짓점을 가진 완전 그래프는 비평면 그래프이다.
2. 정의
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이 경우, 집합 에 대하여, 를 위의 '''완전 그래프'''라고 한다.
구체적으로, 집합 위의 완전 그래프 는 다음과 같다.
즉, 완전 그래프는 주어진 꼭짓점들에 대하여 가능한 모든 변들을 갖는 그래프이다.
서로 크기가 같은 두 집합의 완전 그래프는 서로 동형이다. 집합의 크기가 기수 인 집합의 완전 그래프를 라고 한다.
3. 성질
완전 그래프 의 여 그래프는 무변 그래프 이다.
완전 그래프의 각 변에 방향을 부여하면, 결과 유향 그래프는 토너먼트라고 한다.
은 가 개의 정점을 갖도록 개의 트리 로 분해될 수 있다.[6] 링겔의 추측은 완전 그래프 이 개의 변을 가진 임의의 트리의 복사본으로 분해될 수 있는지 묻는다.[7] 이것은 충분히 큰 에 대해 참인 것으로 알려져 있다.[8][9]
완전 그래프의 매칭 수는 전화 번호로 주어지며, -정점 그래프에 대한 호소야 지수의 가장 큰 가능한 값을 제공한다.[11] 완전 그래프 (이 짝수)의 완전 매칭 수는 이중 계승 로 주어진다.[12]
교차수는 까지 알려져 있으며, 은 7233 또는 7234개의 교차점을 필요로 한다. 추가 값은 Rectilinear Crossing Number 프로젝트에서 수집된다.[13]
3. 1. 기하학적 및 위상수학적 성질
n영어개의 노드를 가진 완전 그래프는 (n-1)-단순체의 모서리를 나타낸다. 기하학적으로 K3는 삼각형의 모서리 집합을, K4는 사면체 등을 형성한다. 토러스의 위상을 가진 비볼록 다면체인 차사르 다면체는 완전 그래프 K7을 골격으로 갖는다.[15] 4차원 이상의 모든 이웃 다면체 역시 완전 골격을 가지고 있다.
K1부터 K4까지는 모두 평면 그래프이다. 그러나 다섯 개 이상의 꼭짓점을 가진 완전 그래프의 모든 평면 그림은 교차점을 포함해야 하며, 비평면 완전 그래프 K5는 평면 그래프의 특성에서 중요한 역할을 한다. 쿠라토프스키 정리에 따르면, 그래프는 K5나 완전 이분 그래프 K3,3을 세분으로 포함하지 않는 경우에만 평면 그래프이며, 바그너의 정리에 따르면 세분 대신 그래프 마이너에 대해서도 동일한 결과가 적용된다. 피터슨 패밀리의 일부로서, K6는 링크 없는 임베딩에 대한 금지된 마이너 중 하나로 유사한 역할을 한다.[16] 즉, 콘웨이와 고든[17]이 증명했듯이, K6을 3차원 공간에 임베딩하면 최소한 한 쌍의 연결된 삼각형을 가진 본질적으로 꼬여 있다. 콘웨이와 고든은 또한 K7의 모든 3차원 임베딩이 공간에 비자명 매듭으로 임베딩된 해밀턴 사이클을 포함한다는 것을 보여주었다.
4. 예시
꼭짓점을 1개 ~ 8개 가지는 완전 그래프는 다음과 같다.
1에서 12까지의 정점 n에 대한 완전 그래프는 가장자리 수와 함께 아래에 표시된다.
K1: 0 | K2: 1 | K3: 3 | K4: 6 |
---|---|---|---|
-- | -- | -- | -- |
K5: 10 | K6: 15 | K7: 21 | K8: 28 |
-- | -- | -- | -- |
K9: 36 | K10: 45 | K11: 55 | K12: 66 |
-- | -- | -- | -- |
참조
[1]
서적
Classes of Directed Graphs
https://books.google[...]
Springer International Publishing
[2]
서적
Combinatorics: Ancient and Modern
Oxford University Press
[3]
웹인용
Mystic Rose
https://nrich.maths.[...]
nrich.maths.org
2012-01-23
[4]
서적
A Logical Approach to Discrete Math
https://books.google[...]
Springer-Verlag
[5]
서적
Mathematics All Around
https://archive.org/[...]
Addison Wesley
[6]
간행물
Optimal packings of bounded degree trees
http://pure-oai.bham[...]
2020-03-09
[7]
conference
Theory of Graphs and its Applications
1963
[8]
간행물
A proof of Ringel's Conjecture
2021
[9]
웹사이트
Rainbow Proof Shows Graphs Have Uniform Parts
https://www.quantama[...]
2020-02-20
[10]
간행물
Cycles in graphs and derangements.
[11]
간행물
Extremal problems for topological indices in combinatorial chemistry
http://www.math.tugr[...]
2012-03-29
[12]
간행물
A combinatorial survey of identities for the double factorial
[13]
웹사이트
Rectilinear Crossing Number project
http://www.ist.tugra[...]
[14]
Webarchive
A Polyhedron Without Diagonals.
http://www.diale.org[...]
2017-09-18
[15]
서적
Time Travel and Other Mathematical Bewilderments
https://archive.org/[...]
W. H. Freeman and Company
[16]
간행물
Linkless embeddings of graphs in 3-space
[17]
간행물
Knots and Links in Spatial Graphs
[18]
서적
A Logical Approach to Discrete Math
Springer
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