次数直径問題 From Wikipedia, the free encyclopedia 次数直径問題(じすうちょっけいもんだい)とは、グラフ理論において最大次数がdで直径がkのグラフのうち頂点数が最大となるグラフGを見つけよ、というものである。Gの頂点数はムーア・バウンドによって上から抑えられる。1<kで2<dのときムーアバウンドに一致するグラフ(ムーアグラフ)で構成できているものはピーターセングラフとホフマンシングルトングラフである。k=2でd=57のときにムーアバウンドに一致するグラフが存在しうるが、いまだ構成されておらず未解決の問題である。一般的に最大次数と直径が与えられたときの最大頂点数はムーアバウンドよりも小さくなる。 最大次数dと直径kのグラフのうち最大の頂点数を n d , k {\displaystyle n_{d,k}} とする。 n d , k ≤ M d , k {\displaystyle n_{d,k}\leq M_{d,k}} となる M d , k {\displaystyle M_{d,k}} はムーアバウンドと呼ばれ以下のようになる。 M d , k = { 1 + d ( d − 1 ) k − 1 d − 2 if d > 2 2 k + 1 if d = 2 {\displaystyle M_{d,k}={\begin{cases}1+d{\frac {(d-1)^{k}-1}{d-2}}&{\text{ if }}d>2\\2k+1&{\text{ if }}d=2\end{cases}}} ムーアバウンドに到達するグラフは非常に少ないことが示されている。 M d , k {\displaystyle M_{d,k}} の漸近的な振る舞いは M d , k = d k + O ( d k − 1 ) {\displaystyle M_{d,k}=d^{k}+O(d^{k-1})} となる。 μ k = lim inf d → ∞ n d , k d k {\displaystyle \mu _{k}=\liminf _{d\to \infty }{\frac {n_{d,k}}{d^{k}}}} について考えよう。任意のkに対して μ k = 1 {\displaystyle \mu _{k}=1} と予想されている。 μ 1 = μ 2 = μ 3 = μ 5 = 1 {\displaystyle \mu _{1}=\mu _{2}=\mu _{3}=\mu _{5}=1} と μ 4 ≥ 1 / 4 {\displaystyle \mu _{4}\geq 1/4} については既に証明されている。また一般的に μ k ≥ 1.6 k {\displaystyle \mu _{k}\geq 1.6^{k}} が成り立つ。 参考文献 Bannai, E.; Ito, T. (1973), “On Moore graphs”, J. Fac. Sci. Univ. Tokyo Ser. A 20: 191–208, MR0323615 Hoffman, Alan J.; Singleton, Robert R. (1960), “Moore graphs with diameter 2 and 3”, IBM Journal of Research and Development 5 (4): 497–504, doi:10.1147/rd.45.0497, MR0140437, http://www.research.ibm.com/journal/rd/045/ibmrd0405H.pdf Singleton, Robert R. (1968), “There is no irregular Moore graph”, American Mathematical Monthly (Mathematical Association of America) 75 (1): 42–43, doi:10.2307/2315106, MR0225679, https://www.jstor.org/stable/2315106 Miller, Mirka; Širáň, Jozef (2005), “Moore graphs and beyond: A survey of the degree/diameter problem”, Electronic Journal of Combinatorics Dynamic survey: DS14, http://www.combinatorics.org/Surveys/ds14.pdf CombinatoricsWiki - The Degree/Diameter Problem, http://combinatoricswiki.org/wiki/The_Degree/Diameter_Problem 関連項目 Cage(英語) Table of degree diameter graphs(英語) Table of vertex-symmetric degree diameter digraphs(英語) Maximum degree-and-diameter-bounded subgraph problem(英語) Related Articles