クネーザーグラフ
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数学のグラフ理論におけるクネーザーグラフ(英: Kneser graph) KGn,k とは、n 元集合のk元部分集合を各頂点に配し、互いに素な集合に対応する頂点を辺で結んだグラフのことを言う。1955年に初めて研究したマルティン・クネーザーの名にちなむ。
性質
- クネーザーグラフは頂点推移的かつ辺推移的である。各頂点は必ず 個の隣を持つ。しかしながら、一般的にクネーザーグラフは強正則グラフではない。なぜならば、隣接していない頂点同士の複数のペアは、その対応する集合のペアの共通部分の大きさに依存して、共通に持つ近傍の数が異なるからである。
- Kneser (1955)が予想したように、クネーザーグラフ KGn,k の彩色数は必ず n − 2k + 2 となる。例えば、ピーターセングラフはどのような特定の彩色に対しても三つの色を必要とする。László Lovász (1978) はこの事実を、位相的組合せ論の分野における位相的手法を用いることによって証明した。その後まもなく、Imre Bárány (1978) はボルスク・ウラムの定理とデヴィッド・ゲールの補題を用いることによって、簡単な証明を与え、さらに Greene (2002) は簡略化ではあるが依然として位相的な証明を与えることによってモーガン賞を得た。また、Matoušek (2004) は純粋な組合せ論的証明を与えた。
- n ≥ 3k であるなら、クネーザーグラフは常にハミルトン閉路を含む (Chen 2000)。計算機的な研究によれば、n ≤ 27 であるようなすべての連結なクネーザーグラフは、ピーターセングラフを除き、ハミルトンである (Shields 2004)。
- n < 3kであるなら、クネーザーグラフは三角形を含まない。より一般的に、n ≥ 2k + 2 であればクネーザーグラフは常に長さ4の閉路を含むが、2k に近い値 n に対して、最も短い奇閉路は一定の長さを持たないことがある (Denley 1997)。
- 連結クネーザーグラフ KGn,k の直径は
- クネーザーグラフ KGn,k のグラフスペクトルは次のように与えられる: