Гипотеза о разбалансировке — это открытая проблема теории графов, ставящая вопрос, являются ли последовательности разбалансировки рёбер гафическими. Гипотезу высказали Козеренко и Скочко в 2014 году.

Определения

Для простого неориентированного графа разбалансировка ребра определяется как::

где и обозначает степени вершин и .

Последовательность разбалансировки — это мультимножество всех разбалансировок рёбер графа .

Последовательность неотрицательных целых называется графической, если этопоследовательностью степеней некоторого графа. Граф называется графически разбалансированным, если его последовательность разбалансировки является графической.

Утверждение гипотезы

Гипотеза о разбалансировке: Если для всех рёбер имеем , то графическая.

Другими словами, если нет в графе рёбер соединяющих вершины с одинаковой степенью, то мультимножество разбалансировки рёбер формирует допустимую последовательность для некоторого графа.

Предыстория

Концепцию разбалансировки рёбер предложил в 1997 году Альбертсон как показатель нерегулярности графа. Нерегулярность графа определяется как

Иногда эта величина называется индексом Альбертсона и обозначается в литературе как . Хотя значительное количество исследований было посвящено границам для нерегулярности графов, Козеренко и Скочко первыми систематически изучили последовательности разбалансированности как самостоятельные объекты исследования.

Известные результаты

Гипотеза о разбалансировке была вычислительно проверена для всех графов с не более чем 9 вершинами, удовлетворяющих условию, что рёбра имеют положительную разбалансировку. Позднее этот результат был улучшен до 12 вершин.

Для некоторых классов графов было доказано наличие графических последовательностей разбалансировки. Козеренко и Скочко доказали, что следующие классы графов графически разбалансированы: Все деревья Графы, в которых все вершины, не являющиеся листьями, образуют клику Полные расширения путей Полные расширения циклов Полные расширения полных графов Графы с постоянной разбалансировкой рёбер

Козеренко и Сердюк обнаружили дополнительно классы графически разбалансированных графов: Все псевдолеса (графы с одним циклом) Антирегулярные графы (графы с единственной парой вершин, имеющих одинаковые степени) Соединения графов с достаточно большими пустыми графами Двойные графы графически разбалансированных графов Три специальных классов блоковых графов: Блоковые графы, в которых все разрезающие вершины Разрезающая вершина — это вершина, удаление которой увеличивает число связных компонент графа принадлежат одному блоку Блоковые графы, в которых разрезающие вершины порождают звёзды Блоковые графы, в которых разрезающие вершины порождают пути

Было показано, что некоторые операции над графами сохраняют свойство быть графически разбалансированными:

Если и графически разбалансированны, то их также графически разбалансированно Если графически разбалансированны, то (соединение с одной вершиной) также графически разбалансированно Двойной граф графически разбалансированного графа также графически разбалансирован

Связанные гипотезы

Одно связанное предположение касается «среднего дисбаланса» непустого графа G, определяемого как

Гипотеза о средней разбалансировке: Если , то iявляется графической.

Эту гипотезу опровергли Козеренко и Сердюк в 2023 году, показав, что для любого вещественного числа существует разбалансированный граф , не являющийся графическим, с .

Гипотеза о бициклических графах: Существует в точности один связный бициклический разбалансированный неграфический граф (показано существование среди графов с числом вершин не более 21).

Гипотеза о блоковых графах: Все блоковые графы графически разбалансированны.

Эта гипотеза проверена для всех блоковых графов с числом вершин не более 13. Слабая версия этой гипотезы предполагает, что все линейные графы деревьев (которые являются в точности блочными графами без клешней) являются графически разбалансированными.

Смотрите также Последовательность степеней вершин Теорема Эрдёша — Галлаи

Примечания

Категория:Теория графов Категория:Математические гипотезы Категория:Нерешённые проблемы теории графов