Дискретная математика

Раздел 1. Математическая логика

Тема 1. Логика высказываний

Тема 2. Булевы функции

Тема 3. Логика предикатов

Тема 4. Метод резолюций

Раздел 2. Теория графов

Тема 5. Раскраски

При решении практических задач с применением графов возникает необходимость в разбиении множества вершин графа на классы попарно несмежных между вершин. Довольно часто дополнительно требуется, чтобы таких классов было наименьшее число. В теории графов подобные задачи формулируются в терминах раскраски вершин графа.

В теме рассматриваются только обыкновенные графы.

§1. Хроматическое число

§2. Оценки хроматического числа

§3 Проблема четырех красок

§4. Раскраска пятью красками

Задачи

1. Найти хроматическое число графов


а) б)
в) г)
д) е)

2. Привести пример графа, не имеющего треугольников, т.е. трехэлементных полных подграфов, у которых хроматическое число равно 5.


3. Граф назовем вершинно-критическим, если удаление любой вершины приводит к графу с меньшим хроматическим числом. Какие из следующих графов будут вершинно-критическими:


а) графы а-г задачи 1 б)
в) г)

4. Граф назовем реберно-критическим, если удаление любого ребра приводит к графу с меньшим хроматическим числом. Какие из следующих графов будут реберно-критическими.


а) графы а-г задачи 1, б)
в) графы в,г задачи 3.    

5. Пусть G – вершинно-критический и c(G)=k.

Доказать, что

а) G – связный граф,

б) степень каждой вершины не меньше k-1,

в) G не имеет точек сочленения.


6. Доказать, что всякий k–хроматический граф (т.е. граф G для которого c(G)=k) содержит вершинно-критический k–хроматический подграф. Найти такой подграф для графов задачи 1.


7. Пусть c(G)=k. Граф G называется однозначно раскрашиваемым, если каждая раскраска в k цветов определяет одно и тоже разбиение множества вершин. Какие из следующих графов будут однозначно раскрашиваемы


а) б)
в) г)

8. Реберной раскраской называется функция g: E®{1,2,…,k}, где E-множество ребер, k-натуральное число (число красок). Раскраска называется правильной, если для любых двух смежных ребер e1 и e2 выполняется неравенство g(e1)¹g(e2). Наименьшее число красок, необходимое для правильной реберной раскраски графа называется его хроматическим индексом. Найти хроматический индекс графов из задачи 1.


9. На предприятии планируется выполнить 8 работ: v1,v2,…v8. Для выполнения этих работ необходимы механизмы а12,…,а6. Использование механизмов для проведения каждой из работ определяется следующей таблицей Т:


Работа

механ.

v1 v2 v3 v4 v5 v6 v7 v8
a1 +   +       + +
a2   +   +        
a3     +     + +  
a4 + +   + +      
a5     +   +     +
a6         + +   +

Никакой из механизмов не может быть занят одновременно на двух работах. Все работы выполняются за одно и тоже время t. Как распределить механизмы, чтобы суммарное время выполнения всех работ было наименьшим?


10. Решить задачу №9, если таблица Т имеет следующий вид:


Работа

механ.

v1 v2 v3 v4 v5 v6 v7 v8
a1 +     +     +  
a2 + +     +      
a3   + + +        
a4     +   + +    
a5       + +      
a6       +   +   +

11. Решить задачу №9, если таблица Т имеет следующий вид:


Работа

механ.

v1 v2 v3 v4 v5 v6 v7 v8
a1 +           +  
a2   +     +     +
a3     +       +  
a4 +     +       +
a5         +     +
a6     +     +    

12. В учебном центре необходимо провести занятия по математике, физике, химии, иностранному языку и истории в группах А,В,С. Занятия проводятся преподавателями K,L,M. Следующая таблица Т указывает, какие занятия надо провести в группах и какими преподавателями они могут быть проведены:


Предмет Группа Преподаватель
А В С K L M
Математика + +   +    
Физика +   + +    
Химия + +     +  
Иностр. язык   + +     +
История +   +     +

Каждое занятие проводится в течение двух часов, включая перерывы. В центре имеются три аудитории, которые вмещают лишь одну из групп. Для занятий по физике и химии оборудована одна из этих аудиторий. Можно ли провести все необходимые занятия в течение одного рабочего дня (8 часов)? Если можно, то как это сделать?


13. Решить задачу №12, если таблица Т имеет следующий вид:


Предмет Группа Преподаватель
А В С K L M
Математика + + + +    
Физика + +     +  
Химия   + +   +  
Иностр.язык +   +     +
История + +       +

14. На многопроцессорном вычислительном комплексе необходимо выполнить 7 заданий v1,…,v7. Задания могут использовать общие данные, и в этом случае их выполнение не может проводиться одновременно:


  v1 v2 v3 v4 v5 v6 v7
v1   +     +   +
v2 +   +     + +
v3   +   + +   +
v4     +   + + +
v5 +   + +   + +
v6   +   + +   +
v7 + + + + + +  

Предположим, что все задания могут выполняться за одно и то же время t. За какое наименьшее время можно выполнить все задания? Какое количество процессоров может для этого понадобиться?


15. Решить задачу №14, если таблица Т имеет следующий вид:


  v1 v2 v3 v4 v5 v6 v7
v1   +       +  
v2 +   +   +   +
v3       +   +  
v4 +   +   +   +
v5   +   +   +  
v6 +   +   +   +
v7   +   +   +  

Ответы, указания и решения

Тема 6. Ориентированные графы и сети


Fair.ru Ярмарка сайтов
Rambler's Top100 Submitter.ru - Free promoting

Дизайн: Alex © 2002
Все вопросы и предложения можно направлять по адресу cad@mail.ustu.ru