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diff --git a/vorlesungen/11_msegraphen/slides.tex b/vorlesungen/11_msegraphen/slides.tex index b152d82..3fa5510 100644 --- a/vorlesungen/11_msegraphen/slides.tex +++ b/vorlesungen/11_msegraphen/slides.tex @@ -28,4 +28,8 @@ %\folie{8/chrind.tex} %\folie{8/chrindprop.tex} -\folie{8/chroma1.tex} +%\folie{8/chroma1.tex} +%\folie{8/amax.tex} +%\folie{8/subgraph.tex} +\folie{8/chrwilf.tex} +\folie{8/weitere.tex} diff --git a/vorlesungen/slides/8/Makefile.inc b/vorlesungen/slides/8/Makefile.inc index b2823ca..81f91d0 100644 --- a/vorlesungen/slides/8/Makefile.inc +++ b/vorlesungen/slides/8/Makefile.inc @@ -31,5 +31,9 @@ chapter8 = \ ../slides/8/chrind.tex \ ../slides/8/chrindprop.tex \ ../slides/8/chroma1.tex \ + ../slides/8/amax.tex \ + ../slides/8/subgraph.tex \ + ../slides/8/chrwilf.tex \ + ../slides/8/weitere.tex \ ../slides/8/chapter.tex diff --git a/vorlesungen/slides/8/amax.tex b/vorlesungen/slides/8/amax.tex new file mode 100644 index 0000000..951400a --- /dev/null +++ b/vorlesungen/slides/8/amax.tex @@ -0,0 +1,86 @@ +% +% amax.tex -- slide template +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{$\alpha_{\text{max}}$ und $d$} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.44\textwidth} +\begin{block}{Definition} +$\alpha_{\text{max}}$ ist der grösste Eigenwert der Adjazenzmatrix +\end{block} +\uncover<2->{ +\begin{block}{Fakten} +\begin{itemize} +\item<3-> +Der Eigenwert $\alpha_{\text{max}}$ ist einfach +\item<4-> +Es gibt einen positiven Eigenvektor $f$ zum Eigenwert $\alpha_{\text{max}}$ +\item<5-> +$f$ maximiert +\[ +\frac{\langle Af,f\rangle}{\langle f,f\rangle} += +\alpha_{\text{max}} +\] +\end{itemize} +Herkunft: Perron-Frobenius-Theorie positiver Matrizen (nächste Woche) +\end{block}} +\end{column} +\begin{column}{0.52\textwidth} +\uncover<6->{% +\begin{block}{Mittlerer Grad} +\[ +\overline{d} += +\frac1{n} \sum_{v} \operatorname{deg}(v) +\le +\alpha_{\text{max}} +\le +d +\] +\end{block}} +\vspace{-10pt} +\uncover<7->{% +\begin{proof}[Beweis] +\begin{itemize} +\item Konstante Funktion $1$ anstelle von $f$: +\[ +\frac{\langle A1,1\rangle}{\langle 1,1\rangle} +\uncover<8->{= +\frac{\sum_v \operatorname{deg}(v)}{n}} +\uncover<9->{= +\overline{d}} +\uncover<10->{\le +\alpha_{\text{max}}} +\] +\item<11-> Komponenten von $Af$ summieren: +\begin{align*} +\uncover<12->{ +\alpha_{\text{max}} +f(v) &= (Af)(v)}\uncover<13->{ = \sum_{u\sim v} f(u)} +\\ +\uncover<14->{\alpha_{\text{max}} +\sum_{v}f(v) +&= +\sum_v +\operatorname{deg}(v) f(v)} +\\ +&\uncover<15->{\le +d\sum_v f(v)} +\; +\uncover<16->{\Rightarrow +\; +\alpha_{\text{max}} \le d} +\end{align*} +\end{itemize} +\end{proof}} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/8/chapter.tex b/vorlesungen/slides/8/chapter.tex index 2110bb2..7511e3e 100644 --- a/vorlesungen/slides/8/chapter.tex +++ b/vorlesungen/slides/8/chapter.tex @@ -33,4 +33,8 @@ \folie{8/chrind.tex} \folie{8/chrindprop.tex} \folie{8/chroma1.tex} +\folie{8/amax.tex} +\folie{8/subgraph.tex} +\folie{8/chrwilf.tex} +\folie{8/weitere.tex} diff --git a/vorlesungen/slides/8/chrwilf.tex b/vorlesungen/slides/8/chrwilf.tex new file mode 100644 index 0000000..7edb10e --- /dev/null +++ b/vorlesungen/slides/8/chrwilf.tex @@ -0,0 +1,115 @@ +% +% chrwilf.tex -- slide template +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\def\kante#1#2{ + \draw[shorten >= 0.2cm,shorten <= 0.2cm] (#1) -- (#2); +} +\def\knoten#1#2{ + \uncover<8->{ + \fill[color=#2!30] (#1) circle[radius=0.2]; + \draw[color=#2] (#1) circle[radius=0.2]; + } + \only<-7>{ + \draw (#1) circle[radius=0.2]; + } +} +\def\R{1.5} +\definecolor{rot}{rgb}{1,0,0} +\definecolor{gruen}{rgb}{0,0.6,0} +\definecolor{blau}{rgb}{0,0,1} +\begin{frame}[t] +\frametitle{Schranke für die chromatische Zahl} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Satz (Wilf)} +$\uncover<2->{\operatorname{chr}(X) \le 1+}\alpha_{\text{max}} \le\uncover<2->{ 1 + }d$ +\end{block} +\uncover<3->{% +\begin{block}{Beispiel} +\begin{align*} +\uncover<4->{d&= 4} +&&\uncover<5->{\Rightarrow& \operatorname{chr}(G) &\le 5}\\ +\uncover<6->{\alpha_{\text{max}} &= +2.9565} +&&\uncover<7->{\Rightarrow& \operatorname{chr}(G) &\le 3}\\ +\uncover<4->{\overline{d} &= \frac{24}{9}=\rlap{$2.6666$}} +\end{align*} +\vspace{-20pt} +\begin{center} +\begin{tikzpicture}[>=latex,thick] + +\coordinate (A) at (0:\R); +\coordinate (B) at (40:\R); +\coordinate (C) at (80:\R); +\coordinate (D) at (120:\R); +\coordinate (E) at (160:\R); +\coordinate (F) at (200:\R); +\coordinate (G) at (240:\R); +\coordinate (H) at (280:\R); +\coordinate (I) at (320:\R); + +\knoten{A}{rot} +\knoten{B}{blau} +\knoten{C}{gruen} +\knoten{D}{blau} +\knoten{E}{rot} +\knoten{F}{blau} +\knoten{G}{rot} +\knoten{H}{gruen} +\knoten{I}{blau} + +\kante{A}{B} +\kante{B}{C} +\kante{C}{D} +\kante{D}{E} +\kante{E}{F} +\kante{F}{G} +\kante{G}{H} +\kante{H}{I} +\kante{I}{A} + +\kante{A}{C} +\kante{A}{D} +\kante{D}{G} + +\end{tikzpicture} +\end{center} +\end{block}} +\end{column} +\begin{column}{0.52\textwidth} +\uncover<9->{% +\begin{proof}[Beweis] +Induktion nach der Grösse $n$ des Graphen. +\begin{itemize} +\item<10-> +Entferne $v\in X$ mit minimalem Grad: $X'=X\setminus \{v\}$ +\item<11-> +Induktionsannahme: +\[ +\operatorname{chr}(X') +\le +1+ +\alpha_{\text{max}}' +\] +\item<12-> +$X'$ kann mit höhcstens $1+\alpha_{\text{max}}'\le 1+\alpha_{\text{max}}$ +Farben eingefärbt werden. +\item<13-> +Wegen +\( +\deg(v) \le \overline{d} \le \alpha_{\text{max}} +\) +hat $v$ höchstens $\alpha_{\text{max}}$ Nachbarn, um $v$ zu färben, +braucht man also höchstens $1+\alpha_{\text{max}}$ Farben. +\end{itemize} +\end{proof}} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/8/subgraph.tex b/vorlesungen/slides/8/subgraph.tex new file mode 100644 index 0000000..f3005f9 --- /dev/null +++ b/vorlesungen/slides/8/subgraph.tex @@ -0,0 +1,60 @@ +% +% subgraph.tex -- slide template +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{$\alpha_{\text{max}}$ eines Untergraphen} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Satz} +$X'$ ein echter Untergraph von $X$ mit Adjazenzmatrix $A'$ und grösstem +Eigenwert $\alpha_{\text{max}}'$ +\[ +\alpha_{\text{max}}' \le \alpha_{\text{max}} +\] +\end{block} +\uncover<2->{$V'$ die Knoten von $X'$} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\uncover<3->{% +\begin{proof}[Beweis] +\begin{itemize} +\item<4-> +$f'$ der positive Eigenvektor von $A'$ +\item<5-> +Definiere +\[ +g(v) += +\begin{cases} +f'(v) &\qquad v\in V'\\ +0 &\qquad \text{sonst} +\end{cases} +\] +\item<6-> Skalarprodukte: +\begin{align*} +\uncover<7->{\langle f',f'\rangle &= \langle g,g\rangle} +\\ +\uncover<8->{\langle A'f',f'\rangle &\le \langle Ag,g\rangle} +\end{align*} +\item<9-> Vergleich +\[ +\alpha_{\text{max}}' += +\frac{\langle A'f',f'\rangle}{\langle f',f'\rangle} +\uncover<10->{\le +\frac{\langle Ag,g\rangle}{\langle g,g\rangle}} +\uncover<11->{\le +\alpha_{\text{max}}} +\] +\end{itemize} +\end{proof}} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/8/weitere.tex b/vorlesungen/slides/8/weitere.tex new file mode 100644 index 0000000..46a3da0 --- /dev/null +++ b/vorlesungen/slides/8/weitere.tex @@ -0,0 +1,43 @@ +% +% weitere.tex -- slide template +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Weitere Resultate der spektralen Graphentheorie} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Satz (Hoffmann)} +\[ +\operatorname{chr} X \ge 1 + \frac{\alpha_{\text{max}}}{-\alpha_{\text{min}}} +\] +\end{block} +\uncover<2->{% +\begin{block}{Satz (Hoffmann)} +\[ +\operatorname{ind} X \le n \biggl(1-\frac{d_{\text{min}}}{\lambda_{\text{max}}}\biggr) +\] +\end{block}} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\uncover<3->{% +\begin{block}{Korollar} +Für einen regulären Graphen mit $n$ Knoten gilt +\begin{align*} +\operatorname{ind} X +&\le +\frac{n}{\displaystyle 1-\frac{d}{\alpha_{\text{min}}}} +\\ +\operatorname{chr} X +&\ge +1-\frac{d}{\alpha_{\text{min}}} +\end{align*} +\end{block}} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/8/wilf.m b/vorlesungen/slides/8/wilf.m new file mode 100644 index 0000000..49dc161 --- /dev/null +++ b/vorlesungen/slides/8/wilf.m @@ -0,0 +1,22 @@ +# +# wilf.m -- chromatische Zahl für einen Graphen +# +# (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +# +N = 9; +A = zeros(N,N); + +for i = (1:N) + j = 1 + rem(i, N) + A(i,j) = 1; +endfor +for i = (1:3:N-3) + j = 1 + rem(i + 2, N) + A(i,j) = 1; +endfor + +A(1,3) = 1; + +A = A + A' + +eig(A) |