今天(2014.7.8)的报告中谈到了图的染色多项式。证明该结果是一个多项式是一个不错的练习。
数学中最常见最简单的关系是线性关系,这是线性代数学习的内容。
然后就属多项式关系,很多有限型问题都能得出多项式的表达式。这是一个经典例子。
一个图(G)是一个有限集合。它含有限个点,有限条边。
图(G)的一个染色,是把(G)的点染色,要求:若两个点之间有边相连,则这两个点染不同的色。
给定图(G),(k)种颜色,总共的染色方法数记为(P_G(k)).求证:(P_G(k))是(k)的多项式。即存在多项式(f(k))使得(P_G(k)=f(k))。
提示:
1. 先算几个简单的图。
2. 给定图(G),把它减掉一条边(e),记为(G’=G-e);
把(e)的两个端点合并为一个点,同时删除边(e),得到的图记为(G'')。
用(P_{G’}(k)), (P_{G’’}(k))表示(P_G(k))。
推导(P_G(k))和(P_{G’}(k)), (P_{G’’}(k))之间的递推关系。
3. 利用归纳法:由(P_{G’}(k)), (P_{G’’}(k))都是(k)的多项式推出(P_G(k))是(k)的多项式。
关于四色定理的Remark:
若(G’)是一个平面图,则它的对偶图(G)是这样一个图,(G’)把平面分成有限个区域,每个区域对应(G)的一个顶点,若两个区域有一个公共边,则在(G)的顶点之间连一条边。这样得到的图即为(G)。
四色定理说一定有一个四染色,即:在(P_G(k))中令(k=4),有(P_G(4)>0)。