0
現代数学解説
文献あり

グラフ理論#0「グラフとは?」

148
0
$$\newcommand{gen}[1]{\langle #1 \rangle} \newcommand{im}[0]{\mathrm{Im}} \newcommand{ker}[0]{\mathrm{Ker}} $$

この記事ではグラフといえば有限無向単純グラフを意味する。

定義

グラフ

有限集合$V$$V$の二点集合の集合$E \subset 2^V$の組$(V,E)$をグラフという。

グラフ$G=(V,E)$に対し、$V$$V(G)$, $E$$E(G)$と書くことにする。

$V(G)$の元を頂点、$E(G)$の元を辺と呼ぶ。

グラフの例 グラフの例

頂点の2点集合をその2頂点を結ぶ辺としている。

グラフはハイパーグラフの一種である。

これを読んでおくといいと思う:ハイパーグラフについて

空グラフ

$G=(\varnothing,\varnothing)$を空グラフと呼ぶ。

隣接・接続

$G$:グラフ

頂点$v$と辺$e$が接続している$:⇔ v \in e$

頂点$v_0, v_1$が隣接している$:⇔ \{v_0,v_1\} \in E(G)$

$e_0, e_1$が隣接している$:⇔ e_0\cap e_1 \not = \varnothing$

部分グラフ

$G$:グラフ

$H=(V,E)$$G$の部分グラフであるとは以下を満たすこと:

  • $V \subset V(G)$
  • $E \subset E(G)$
  • $\forall e \in E, e \subset V$

$H$$G$の部分グラフであることを$H \leq G$と書く。

部分グラフ$H \leq G$はグラフである。

接続写像

$v \in V(G)$

$E_G(v):=\{e \in E(G)\ |\ v \in e\}$

$v$に接続している辺全体を取る写像。

グラフ準同型

グラフ$G,G'$について$\phi:V(G)→V(G')$がグラフ準同型写像$:⇔ \forall \{v_0,v_1\} \in E(G), \phi(\{v_0,v_1\}) \in E(G')$

互いに逆な準同型写像があるとき、$G,G'$は同型という。

これは頂点の隣接関係を保つ写像

全単射な準同型があっても必ずしも同型ではない。

基本となるベクトル空間

頂点空間

頂点空間 vertex space

$G$:グラフ

$ \mathcal{V} (G):=2^{V(G)}$
$\mathcal{V}(G)$$𝔽_2$多元環になる。

$\mathcal{V}(G)$$G$の頂点空間と呼ぶ。
$\mathcal{V}(G)$の元を頂点集合と呼ぶ。

頂点の1点集合全体は$\mathcal{V}(G)$の基底になる。
この基底を$\mathcal{V}(G)$の標準基底と呼ぶことにする。
$\dim(\mathcal{V}(G)) = |V(G)|$である。

辺空間

辺空間 edge space

$G$:グラフ

$\mathcal{E}(G):=2^{E(G)}$
$\mathcal{E}(G)$$𝔽_2$多元環になる。

$\mathcal{E}(G)$$G$の辺空間と呼ぶ。
$\mathcal{E}(G)$の元を辺集合と呼ぶ。

辺の1点集合全体は$\mathcal{E}(G)$の基底になる。
この基底を$\mathcal{E}(G)$の標準基底と呼ぶことにする。
$\dim(\mathcal{E}(G)) = |E(G)|$である。

シリーズ

シリーズ:グラフ理論

参考文献

投稿日:2025910
更新日:2日前
数学の力で現場を変える アルゴリズムエンジニア募集 - Mathlog served by OptHub

この記事を高評価した人

高評価したユーザはいません

この記事に送られたバッジ

バッジはありません。

投稿者

コメント

他の人のコメント

コメントはありません。
読み込み中...
読み込み中