Ασκήσεις στους Γράφους. 2 ο Σετ Ασκήσεων. Δέντρα

Σχετικά έγγραφα
Ασκήσεις στους Γράφους. 1 ο Σετ Ασκήσεων Βαθμός Μονοπάτια Κύκλος Euler Κύκλος Hamilton Συνεκτικότητα

d(v) = 3 S. q(g \ S) S

q(g \ S ) = q(g \ S) S + d = S.

Θεωρία Γραφημάτων 6η Διάλεξη

Θεωρία Γραφημάτων 11η Διάλεξη

Θεωρία Γραφημάτων 4η Διάλεξη

2 ) d i = 2e 28, i=1. a b c

Διάλεξη 4: Απόδειξη: Για την κατεύθυνση, παρατηρούμε ότι διαγράφοντας μια κορυφή δεν μπορούμε να διαχωρίσουμε τα u και v. Αποδεικνύουμε

Διακριτά Μαθηματικά ΙΙ Χρήστος Νομικός Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων 2018 Χρήστος Νομικός ( Τμήμα Μηχανικών Η/Υ Διακριτά

Διάλεξη 4: Θεωρία Γραφημάτων Γραφέας: Σ. Κ. Διδάσκων: Σταύρος Κολλιόπουλος συνεκτικά γραφήματα (συνέχεια) Πρόταση 4.1 Δύο μπλοκ ενός

ΠΛΗ 20, 4 η ΟΣΣ: Βασικές Έννοιες Θεωρίας Γραφημάτων

έντρα ιδάσκοντες:. Φωτάκης,. Σούλιου Επιμέλεια διαφανειών:. Φωτάκης Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο

S A : N G (S) N G (S) + d S d + d = S

ιδάσκοντες: Φ. Αφράτη,. Φωτάκης,. Σούλιου Επιμέλεια διαφανειών:. Φωτάκης Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

Επαγωγή και αναδρομή για άκυκλα συνεκτικά γραφήματα

u v 4 w G 2 G 1 u v w x y z 4

Θεωρία Γραφημάτων: Ορολογία και Βασικές Έννοιες

ΠΛΗ 20, 4 η ΟΣΣ: Βασικές Έννοιες Θεωρίας Γραφημάτων

Θεωρία Γραφημάτων: Ορολογία και Βασικές Έννοιες

Διάλεξη 7: X Y Σχήμα 7.2: Παράδειγμα για το Πόρισμα 7.2, όπου: 1 = {1, 2, 5}, 2 = {1, 2, 3}, 3 = {4}, 4 = {1, 3, 4}. Θ

Θεωρία Γραφημάτων και Εφαρμογές - Διακριτά Μαθηματικά ΙΙ Φεβρουάριος 2017

Κατευθυνόμενα γραφήματα. Μαθηματικά Πληροφορικής 6ο Μάθημα. Βρόγχοι. Μη κατευθυνόμενα γραφήματα. Ορισμός

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών. Διακριτά Μαθηματικά. Ενότητα 2: Γραφήματα

4.2 ΕΥΚΛΕΙΔΕΙΑ ΔΙΑΙΡΕΣΗ

... a b c d. b d a c

Κατευθυνόμενα γραφήματα. Μαθηματικά Πληροφορικής 6ο Μάθημα. Βρόχοι. Μη κατευθυνόμενα γραφήματα. Ορισμός

Πανεπιστήμιο Στερεάς Ελλάδας Τμήμα Πληροφορικής ΘΕΩΡΙΑ ΓΡΑΦΩΝ

ΠΛΗ 20, 4 η ΟΣΣ: Βασικές Έννοιες Θεωρίας Γραφημάτων

ΑΣΚΗΣΗ 1 Για τις ερωτήσεις 1-4 θεωρήσατε τον ακόλουθο γράφο. Ποιές από τις παρακάτω προτάσεις αληθεύουν και ποιές όχι;

Σημείωση: Δες ορισμό απλού γραφήματος στον Τόμο Α, σελ. 97 και τόμο Β, σελ 12.

jτο πλήθος των ταξιδιών που κάνει η αεροσυνοδός µέχρι την j ηµέρα. Σχηµατίζω µία ακολουθία που αποτελείται από τα a.

e 2 S F = [V (H), V (H)]. 3-1 e 1 e 3

Κατευθυνόμενα γραφήματα. Μαθηματικά Πληροφορικής 6ο Μάθημα. Βρόχοι. Μη κατευθυνόμενα γραφήματα. Ορισμός

ΣΥΝΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑ ΓΡΑΦΗΜΑΤΩΝ

Διακριτά Μαθηματικά ΙΙ Χρήστος Νομικός Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων 2018 Χρήστος Νομικός ( Τμήμα Μηχανικών Η/Υ Διακριτά

Θεωρία Γραφημάτων 8η Διάλεξη

ΠΛΗ 20, 5 η ΟΣΣ: Θεωρία Γραφημάτων

Επαγωγή και αναδρομή για συνεκτικά γραφήματα

Θεωρία Γραφημάτων 10η Διάλεξη

Θεωρία Γραφημάτων 5η Διάλεξη

(β) Θεωρούµε µια ακολουθία Nθετικών ακεραίων η οποία περιέχει ακριβώς

Τομές Γραφήματος. Γράφημα (μη κατευθυνόμενο) Συνάρτηση βάρους ακμών. Τομή : Διαμέριση του συνόλου των κόμβων σε δύο μη κενά σύνολα

Θεωρία Γραφημάτων 5η Διάλεξη

ΠΛΗ 20, 5 η ΟΣΣ: Θεωρία Γραφημάτων

Βασικές Έννοιες Θεωρίας Γραφημάτων

Θεωρία Γραφημάτων και Εφαρμογές - Διακριτά Μαθηματικά ΙΙ Σεπτέμβριος 2017

Τίτλος Μαθήματος: Θεωρία Γραφημάτων. Ενότητα: Εισαγωγή σε βασικές έννοιες. Διδάσκων: Λέκτορας Xάρης Παπαδόπουλος. Τμήμα: Μαθηματικών

Σειρά Προβλημάτων 1 Λύσεις

Θεωρία Γραφημάτων 2η Διάλεξη

Συνεκτικότητα Γραφήματος

Πανεπιστήμιο Στερεάς Ελλάδας Τμήμα Πληροφορικής Εξάμηνο ΣΤ ΘΕΩΡΙΑ ΓΡΑΦΩΝ

Μαθηματικά Πληροφορικής

Τίτλος Μαθήματος: Θεωρία Γραφημάτων. Ενότητα: Συνεκτικότητα και Δισυνεκτικότητα. Διδάσκων: Λέκτορας Xάρης Παπαδόπουλος. Τμήμα: Μαθηματικών

Διήθηση. σε τυχαία γραφήματα

Βασικές Έννοιες Θεωρίας Γραφημάτων

ΕΥΚΛΕΙ ΕΙΑ ΙΑΙΡΕΣΗ ΙΑΙΡΕΤΟΤΗΤΑ

ΠΛΗ 20, 5 η ΟΣΣ: Θεωρία Γραφημάτων

z 1 E(G) 2(k 1) = 2k 3. x z 2 H 1 H 2

Μαθηματικά Πληροφορικής

Διακριτά Μαθηματικά ΙΙ Χρήστος Νομικός Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων 2018 Χρήστος Νομικός ( Τμήμα Μηχανικών Η/Υ Διακριτά

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

Θεωρία Υπολογισμού και Πολυπλοκότητα Μαθηματικό Υπόβαθρο

F 5 = (F n, F n+1 ) = 1.

E(G) 2(k 1) = 2k 3.

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

Θέματα Υπολογισμού στον Πολιτισμό - Δένδρα. Δένδρα

Θεωρία Υπολογισμού και Πολυπλοκότητα

βασικές έννοιες (τόμος Β)

Π(n) : 1 + a + + a n = an+1 1 a 1. a 1. + a k+1 = ak+2 1

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

Αριθμητική Ανάλυση και Εφαρμογές

Κατ οίκον Εργασία 3 Σκελετοί Λύσεων

Φροντιστήριο #8 Ασκήσεις σε Γράφους 24/5/2016

q={(1+2)/2}=1 A(1,2)= MERGE( 4, 6 ) = 4 6 q=[(3+4)/2]=3 A(1,4)= MERGE( 4 6, 5 8 ) = q=[(5+6)/2]=5 A(5,6)= MERGE( 2, 9 ) = 2 9

b. Για κάθε θετικό ακέραιο m και για κάθε A. , υπάρχουν άπειρα το πλήθος πολυώνυμα ( x) [ x] m και ( A) 0.

Διάταξη Πραγματικών Αριθμών. Έστω α, β πραγματικοί αριθμοί. Τι σχέση μπορεί να έχουν αυτοί οι αριθμοί; Μπορεί, να είναι ίσοι: Να είναι άνισοι, δηλαδή:

Μεταθέσεις και πίνακες μεταθέσεων

Σειρά Προβλημάτων 1 Λύσεις

Ασκήσεις2 8. ; Αληθεύει ότι το (1, 0, 1, 2) είναι ιδιοδιάνυσμα της f ; b. Να βρεθούν οι ιδιοτιμές και τα ιδιοδιανύσματα της γραμμικής απεικόνισης 3 3

Φροντιστήριο #8 Ασκήσεις σε Γράφους 16/5/2017

Διάλεξη 3: Σχήμα 3.3: Το σύνολο των κόκκινων ακμών είναι ακμοδιαχωριστής αλλά όχι τομή. Το σύνολο ακμών {1, 2, 3} είναι τομή. Από

Διάλεξη 3: D Σχήμα 3.2: Ενδεικτική αναπαράσταση δίσκου D που ορίζει ο στην εμβάπτιση Γ. Σχήμα 3.3: Σχηματική επεξήγηση περιπτώσεων που απορ

Θεωρία Γραφημάτων 1η Διάλεξη

Διμερή γραφήματα και ταιριάσματα

Δυναμικός προγραμματισμός για δέντρα

Μαθηµατική Επαγωγή. Ορέστης Τελέλης. Τµήµα Ψηφιακών Συστηµάτων, Πανεπιστήµιο Πειραιώς

ιδάσκοντες: Φ. Αφράτη,. Φωτάκης,. Σούλιου Επιμέλεια διαφανειών:. Φωτάκης Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

Εύρεση ν-στού πρώτου αριθμού

Επιπλέον Ασκήσεις. Μαθηµατική Επαγωγή. ιαιρετότητα. Προβλήµατα ιαιρετότητας.

1. a. Έστω b. Να βρεθούν οι ιδιοτιμές και τα ιδιοδιανύσματα του A Έστω A και ( x) [ x]

Μαθηµατική Επαγωγή. Ορέστης Τελέλης. Τµήµα Ψηφιακών Συστηµάτων, Πανεπιστήµιο Πειραιώς

Ασκήσεις4 48. P AP τριγωνικό. Αφού δείξτε ότι ο A δεν είναι διαγωνίσιμος, βρείτε αντιστρέψιμο A 1 3 1

Κατανεμημένα Συστήματα Ι

n ίδια n διαφορετικά n n 0 n n n 1 n n n n 0 4

Συνεχή Κλάσματα. Εμμανουήλ Καπνόπουλος Α.Μ 282

ΚΥΠΡΙΑΚΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗ ΕΤΑΙΡΕΙΑ. Ημερομηνία: 29/04/2017 Ώρα εξέτασης: 10:00-14:30

Θεωρία Γραφημάτων 9η Διάλεξη

ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΟ ΑΛΓΟΡΙΘΜΩΝ ΒΟΗΘΟΣ: ΒΑΓΓΕΛΗΣ ΔΟΥΡΟΣ

Ασκήσεις3 Διαγωνισιμότητα Βασικά σημεία Διαγωνίσιμοι πίνακες: o Ορισμός και παραδείγματα.

Ενδεικτικές Λύσεις 1ου Σετ Ασκήσεων

Transcript:

Ασκήσεις στους Γράφους 2 ο Σετ Ασκήσεων Δέντρα

Ασκηση 1 η Ένας γράφος G είναι δέντρο αν και μόνο αν κάθε δυο κορυφές του συνδέονται με ένα μοναδικό μονοπάτι. Υποθέτουμε ότι ο γράφος G είναι δέντρο. Έστω ότι δυο κορυφές του δεν ενώνονται με ένα μοναδικό μονοπάτι. Τότε είτε δεν ενώνονται με κανένα μονοπάτι, δηλαδή ανήκουν σε δυο διαφορετικές συνιστώσες (άτοπο), είτε ενώνονται με περισσότερα από ένα μονοπάτια, οπότε ο G περιέχει κύκλο (άτοπο). Έστω ότι κάθε δυο κορυφές ενός γράφου G ενώνονται με ένα μοναδικό μονοπάτι. Τότε προφανώς ο G είναι συνεκτικός και άκυκλος, δηλαδή είναι δέντρο κι έχουμε αποδείξει το ζητούμενο.

Ασκηση 2η Να αποδείξετε ότι ένας συνεκτικός γράφος είναι δέντρο αν και μόνο αν έχει p κορυφές και q=p-1 ακμές. Θα αποδείξουμε το ζητούμενο επαγωγικά. Για τη μια κατεύθυνση, έστω G ένας συνεκτικός γράφος με p κορυφές και q=p-1 ακμές. Για p=1 το αποτέλεσμα είναι τετριμμένο. Έστω ότι ένας συνεκτικός γράφος με p=k κορυφές, k>1, και k-1 ακμές είναι δέντρο. Θα αποδείξουμε ότι ένας συνεκτικός γράφος με k+1 κορυφές και k ακμές είναι δέντρο. Αφού ο γράφος έχει λιγότερες ακμές από ότι οι κορυφές, θα έχει μια τουλάχιστον κορυφή βαθμού 1, έστω την u. Αφαιρώντας από το γράφο τη u θα πάρουμε ένα γράφο με k κορυφές και k-1 ακμές που είναι δέντρο εξ υποθέσεως. Έτσι η προσθήκη σε αυτό μιας κορυφής βαθμού 1, δε βλάπτει τη συνεκτικότητα και την ακυκλικότητα, και συνεπώς ο γράφος με k+1 κορυφές και k ακμές είναι κι αυτός δέντρο. Έχουμε συνεπώς αποδείξει το ζητούμενο.

Λύση 2 ης (συνέχεια) Για την άλλη κατεύθυνση, έστω G ένα δέντρο p κορυφών. Θα δείξουμε ότι έχει q=p-1 ακμές. Για p=1 η πρόταση ισχύει. Έστω ισχύει για p=k, k>1. Δηλαδή έστω ότι για όλα τα δέντρα k κορυφών ισχύει ότι έχουν k-1 ακμές. Θα δείξουμε ότι ισχύει και για p=k+1. Έστω G ένα δέντρο με k+1 κορυφές και έστω u μια κορυφή βαθμού 1. Εάν την απομακρύνουμε, τότε ο γράφος που προκύπτει είναι κι αυτός δέντρο καθώς η απομάκρυνση κορυφής βαθμού 1 δεν καταστρέφει τη συνεκτικότητα ενός γράφου. Εφόσον ο γράφος που προκύπτει είναι δέντρο με p=k κορυφές, μπορούμε να εφαρμόσουμε την επαγωγική μας υπόθεση και να συμπεράνουμε ότι θα έχει k-1 ακμές. Επαναφέροντας τώρα την κορυφή που αφαιρέσαμε και συνδέοντας την με την κορυφή με την οποία συνδέονταν πριν την απομάκρυνση, παίρνουμε το αρχικό μας δέντρο k+1 κορυφών. Ο αριθμός όμως των ακμών του δέντρου αυτού είναι (k-1)+1=k, άρα το ζητούμενο αποδείχθηκε.

Ασκηση 3η Κάθε δέντρο με τουλάχιστον 2 κορυφές έχει τουλάχιστον δυο κορυφές βαθμού 1 (ακραίες κορυφές). Έστω G ένα δέντρο με p 2 κορυφές. Από το θεώρημα των δέντρων γνωρίζουμε ότι ο G έχει q=p-1 ακμές. Από το θεώρημα του Euler, έπεται ότι το άθροισμα των βαθμών των κορυφών του δέντρου είναι ίσο με 2(p-1) = 2p-2. Εάν είτε όλες οι p κορυφές ή οι p-1 από αυτές είχαν βαθμό 2 ή μεγαλύτερο, τότε το άθροισμα θα ήταν μεγαλύτερο από 2p ή 2p-1 αντίστοιχα, πράγμα άτοπο. Συνεπώς, το πολύ p-2 από τις p κορυφές μπορούν να έχουν βαθμό μεγαλύτερο του 1 και, άρα τουλάχιστον p-(p-2)=2 κορυφές θα έχουν βαθμό 1. (αφού το δέντρο είναι συνεκτικός γράφος, δεν μπορούν να υπάρχουν κορυφές βαθμού 0, δηλαδή απομονωμένες κορυφές).

Ασκηση 4 η Κάθε συνεκτικός δέντρο. γράφος έχει ένα γεννητικό Έστω G ένας συνεκτικός γράφος. Εάν ο G δεν περιέχει κύκλους τότε αποτελεί γεννητικό δέντρο του εαυτού του. Εάν περιέχει κύκλο, τότε απομακρύνουμε συνεχώς ακμές του G που βρίσκονται πάνω σε κύκλους μέχρι να μην υπάρχει κύκλος (κάθε απομάκρυνση ακμής καταστρέφει ένα τουλάχιστον κύκλο). Η βασική παρατήρηση είναι ότι η απομάκρυνση ακμής που βρίσκεται πάνω σε κύκλο, δεν καταστρέφει τη συνεκτικότητα του G καθώς αποκλείεται να αποτελεί γέφυρα (να βρίσκεται δηλαδή πάνω σε όλα τα δυνατά μονοπάτια μεταξύ ενός ζεύγους κορυφών του G).

Ασκηση 5 η Ένα δυαδικό δέντρο είναι ένα δέντρο στο οποίο υπάρχει μια διακεκριμένη κορυφή βαθμού 2 που καλείται ρίζα του δέντρου και όλες οι εσωτερικές κορυφές του είναι βαθμού 3. Να δείξετε ότι ένα δυαδικό δέντρο έχει περιττό αριθμό κορυφών. Γνωρίζουμε ότι ο αριθμός των κορυφών σε ένα γράφο που έχουν περιττό βαθμό είναι άρτιος. Σε ένα δέντρο, μόνο η ρίζα είναι άρτιου βαθμού καθώς όλες οι εσωτερικές κορυφές έχουν βαθμό 3 ενώ όλες οι ακραίες κορυφές έχουν βαθμό 1. Εάν συνυπολογίσουμε και τη ρίζα στις κορυφές αυτές, θα έχουμε συνολικά στο δέντρο περιττό αριθμό κορυφών.

Ασκηση 6 η Σε κάθε δυαδικό δέντρο p κορυφών, υπάρχουν ½(p+1) ακραίες κορυφές. (Από προηγούμενη άσκηση, στα δυαδικά δέντρα το p είναι περιττός αριθμός). Έστω G ένα δυαδικό δέντρο p κορυφών και έστω m ο αριθμός των ακραίων κορυφών του. Τότε θα υπάρχουν (p-m) εσωτερικές κορυφές στο δυαδικό δέντρο και (p-m-1) κορυφές οι οποίες θα έχουν βαθμό 3 (αφαιρούμε τη ρίζα, καθώς έχει βαθμό 2). Συνεπώς, από τον τύπο του Euler (αν αθροίσουμε τους βαθμούς των κορυφών), ο αριθμός των ακμών στο δέντρο αυτό θα είναι ίσος με ½(3(p-m-1)+2+m) Όπου το 2 είναι ο βαθμός της ρίζας και το m είναι το άθροισμα των βαθμών των ακραίων κορυφών. Καθώς όμως ο G είναι δέντρο, η παραπάνω έκφραση θα πρέπει να είναι ίση με p-1 (αριθμός ακμών σε δέντρο p κορυφών). Εξισώνοντας τις δυο αυτές εκφράσεις και απλοποιώντας, παίρνουμε το ζητούμενο.