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Diffstat (limited to 'vorlesungen')
| -rw-r--r-- | vorlesungen/11_msegraphen/Makefile | 33 | ||||
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diff --git a/vorlesungen/11_msegraphen/Makefile b/vorlesungen/11_msegraphen/Makefile new file mode 100644 index 0000000..36f1877 --- /dev/null +++ b/vorlesungen/11_msegraphen/Makefile @@ -0,0 +1,33 @@ +# +# Makefile -- graphen +# +# (c) 2017 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +# +all: graphen-handout.pdf MathSemMSE-11-graphen.pdf + +include ../slides/Makefile.inc + +SOURCES = common.tex slides.tex $(slides) + +MathSemMSE-11-graphen.pdf: MathSemMSE-11-graphen.tex $(SOURCES) + pdflatex MathSemMSE-11-graphen.tex + +graphen-handout.pdf: graphen-handout.tex $(SOURCES) + pdflatex graphen-handout.tex + +thumbnail: thumbnail.jpg # fix1.jpg + +thumbnail.pdf: MathSemMSE-11-graphen.pdf + pdfjam --outfile thumbnail.pdf --papersize '{16cm,9cm}' \ + MathSemMSE-11-graphen.pdf 1 +thumbnail.jpg: thumbnail.pdf + convert -density 300 thumbnail.pdf \ + -resize 1920x1080 -units PixelsPerInch thumbnail.jpg + +fix1.pdf: MathSemMSE-11-graphen.pdf + pdfjam --outfile fix1.pdf --papersize '{16cm,9cm}' \ + MathSemMSE-11-graphen.pdf 1 +fix1.jpg: fix1.pdf + convert -density 300 fix1.pdf \ + -resize 1920x1080 -units PixelsPerInch fix1.jpg + diff --git a/vorlesungen/11_msegraphen/MathSemMSE-11-graphen.tex b/vorlesungen/11_msegraphen/MathSemMSE-11-graphen.tex new file mode 100644 index 0000000..6d4ff2d --- /dev/null +++ b/vorlesungen/11_msegraphen/MathSemMSE-11-graphen.tex @@ -0,0 +1,14 @@ +% +% MathSem-11-msegraphen.tex -- Präsentation +% +% (c) 2017 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +% +\documentclass[aspectratio=169]{beamer} +\input{common.tex} +\setboolean{presentation}{true} +\begin{document} +\begin{frame} +\titlepage +\end{frame} +\input{slides.tex} +\end{document} diff --git a/vorlesungen/11_msegraphen/common.tex b/vorlesungen/11_msegraphen/common.tex new file mode 100644 index 0000000..67cf5e5 --- /dev/null +++ b/vorlesungen/11_msegraphen/common.tex @@ -0,0 +1,16 @@ +% +% common.tex -- gemeinsame definition +% +% (c) 2017 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +% +\input{../common/packages.tex} +\input{../common/common.tex} +\mode<beamer>{% +\usetheme[hideothersubsections,hidetitle]{Hannover} +} +\beamertemplatenavigationsymbolsempty +\title[Graphen]{Spektrale Graphentheorie} +\author[A.~Müller]{Prof. Dr. Andreas Müller} +\date[]{} +\newboolean{presentation} + diff --git a/vorlesungen/11_msegraphen/graphen-handout.tex b/vorlesungen/11_msegraphen/graphen-handout.tex new file mode 100644 index 0000000..58d0aff --- /dev/null +++ b/vorlesungen/11_msegraphen/graphen-handout.tex @@ -0,0 +1,11 @@ +% +% msegraphen-handout.tex -- Handout XXX +% +% (c) 2017 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +% +\documentclass[handout,aspectratio=169]{beamer} +\input{common.tex} +\setboolean{presentation}{false} +\begin{document} +\input{slides.tex} +\end{document} diff --git a/vorlesungen/11_msegraphen/slides.tex b/vorlesungen/11_msegraphen/slides.tex new file mode 100644 index 0000000..b3d1519 --- /dev/null +++ b/vorlesungen/11_msegraphen/slides.tex @@ -0,0 +1,35 @@ +% +% slides.tex -- XXX +% +% (c) 2017 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil +% + +\folie{8/graph.tex} +\folie{8/dgraph.tex} +\folie{8/grad.tex} +\folie{8/inzidenz.tex} +\folie{8/inzidenzd.tex} +\folie{8/diffusion.tex} +\folie{8/laplace.tex} +\folie{8/produkt.tex} +\folie{8/fourier.tex} +\folie{8/spanningtree.tex} + +\folie{8/pfade/adjazenz.tex} +\folie{8/pfade/langepfade.tex} +\folie{8/pfade/beispiel.tex} +\folie{8/pfade/gf.tex} + +%\folie{8/floyd-warshall/problem.tex} +%\folie{8/floyd-warshall/rekursion.tex} +%\folie{8/floyd-warshall/iteration.tex} +%\folie{8/floyd-warshall/wegiteration.tex} +%\folie{8/floyd-warshall/wege.tex} + +\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/Makefile.inc b/vorlesungen/slides/8/Makefile.inc index d46dc7f..81f91d0 100644 --- a/vorlesungen/slides/8/Makefile.inc +++ b/vorlesungen/slides/8/Makefile.inc @@ -28,5 +28,12 @@ chapter8 = \ ../slides/8/tokyo/bahn0.tex \ ../slides/8/tokyo/bahn1.tex \ ../slides/8/tokyo/bahn2.tex \ + ../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 6a0b13f..7511e3e 100644 --- a/vorlesungen/slides/8/chapter.tex +++ b/vorlesungen/slides/8/chapter.tex @@ -30,3 +30,11 @@ \folie{8/tokyo/bahn1.tex} \folie{8/tokyo/bahn2.tex} +\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/chrind.tex b/vorlesungen/slides/8/chrind.tex new file mode 100644 index 0000000..bd406ab --- /dev/null +++ b/vorlesungen/slides/8/chrind.tex @@ -0,0 +1,231 @@ +% +% chrind.tex -- slide template +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Chromatische Zahl und Unabhängigkeitszahl} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Chromatische Zahl} +$\operatorname{chr}(G)=\mathstrut$ +minimale Anzahl Farben, die zum Einfärben eines Graphen $G$ nötig sind derart, +dass benachbarte Knoten verschiedene Farben haben. +\begin{center} +\begin{tikzpicture}[>=latex,thick] + +\def\Ra{2} +\def\Ri{1} +\def\e{1.0} +\def\r{0.2} + +\definecolor{rot}{rgb}{0.8,0,0.8} +\definecolor{gruen}{rgb}{0.2,0.6,0.2} +\definecolor{blau}{rgb}{1,0.6,0.2} + +\coordinate (PA) at ({\Ri*sin(0*72)},{\e*\Ri*cos(0*72)}); +\coordinate (PB) at ({\Ri*sin(1*72)},{\e*\Ri*cos(1*72)}); +\coordinate (PC) at ({\Ri*sin(2*72)},{\e*\Ri*cos(2*72)}); +\coordinate (PD) at ({\Ri*sin(3*72)},{\e*\Ri*cos(3*72)}); +\coordinate (PE) at ({\Ri*sin(4*72)},{\e*\Ri*cos(4*72)}); + +\coordinate (QA) at ({\Ra*sin(0*72)},{\e*\Ra*cos(0*72)}); +\coordinate (QB) at ({\Ra*sin(1*72)},{\e*\Ra*cos(1*72)}); +\coordinate (QC) at ({\Ra*sin(2*72)},{\e*\Ra*cos(2*72)}); +\coordinate (QD) at ({\Ra*sin(3*72)},{\e*\Ra*cos(3*72)}); +\coordinate (QE) at ({\Ra*sin(4*72)},{\e*\Ra*cos(4*72)}); + +\draw (PA)--(PC)--(PE)--(PB)--(PD)--cycle; +\draw (QA)--(QB)--(QC)--(QD)--(QE)--cycle; +\draw (PA)--(QA); +\draw (PB)--(QB); +\draw (PC)--(QC); +\draw (PD)--(QD); +\draw (PE)--(QE); + +\only<1>{ + \fill[color=white] (PA) circle[radius=\r]; + \fill[color=white] (PB) circle[radius=\r]; + \fill[color=white] (PC) circle[radius=\r]; + \fill[color=white] (PD) circle[radius=\r]; + \fill[color=white] (PE) circle[radius=\r]; + \fill[color=white] (QA) circle[radius=\r]; + \fill[color=white] (QB) circle[radius=\r]; + \fill[color=white] (QC) circle[radius=\r]; + \fill[color=white] (QD) circle[radius=\r]; + \fill[color=white] (QE) circle[radius=\r]; +} + +\only<2->{ + \fill[color=blau] (PA) circle[radius=\r]; + \fill[color=rot] (PB) circle[radius=\r]; + \fill[color=rot] (PC) circle[radius=\r]; + \fill[color=gruen] (PD) circle[radius=\r]; + \fill[color=gruen] (PE) circle[radius=\r]; + + \fill[color=rot] (QA) circle[radius=\r]; + \fill[color=blau] (QB) circle[radius=\r]; + \fill[color=gruen] (QC) circle[radius=\r]; + \fill[color=rot] (QD) circle[radius=\r]; + \fill[color=blau] (QE) circle[radius=\r]; +} + +\draw (PA) circle[radius=\r]; +\draw (PB) circle[radius=\r]; +\draw (PC) circle[radius=\r]; +\draw (PD) circle[radius=\r]; +\draw (PE) circle[radius=\r]; + +\draw (QA) circle[radius=\r]; +\draw (QB) circle[radius=\r]; +\draw (QC) circle[radius=\r]; +\draw (QD) circle[radius=\r]; +\draw (QE) circle[radius=\r]; + +\node at ($0.5*(QC)+0.5*(QD)+(0,-0.2)$) [below] {$\operatorname{chr} G = 3$}; + +\end{tikzpicture} +\end{center} +\end{block} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\uncover<3->{% +\begin{block}{Unabhängigkeitszahl} +$\operatorname{ind}(G)=\mathstrut$ +maximale Anzahl nicht benachbarter Knoten +\begin{center} +\begin{tikzpicture}[>=latex,thick] + +\def\Ra{2} +\def\Ri{1} +\def\e{1.0} +\def\r{0.2} + +\definecolor{rot}{rgb}{0.8,0,0.8} +\definecolor{gruen}{rgb}{0.2,0.6,0.2} +\definecolor{blau}{rgb}{1,0.6,0.2} +\definecolor{gelb}{rgb}{0,0,1} + +\coordinate (PA) at ({\Ri*sin(0*72)},{\e*\Ri*cos(0*72)}); +\coordinate (PB) at ({\Ri*sin(1*72)},{\e*\Ri*cos(1*72)}); +\coordinate (PC) at ({\Ri*sin(2*72)},{\e*\Ri*cos(2*72)}); +\coordinate (PD) at ({\Ri*sin(3*72)},{\e*\Ri*cos(3*72)}); +\coordinate (PE) at ({\Ri*sin(4*72)},{\e*\Ri*cos(4*72)}); + +\coordinate (QA) at ({\Ra*sin(0*72)},{\e*\Ra*cos(0*72)}); +\coordinate (QB) at ({\Ra*sin(1*72)},{\e*\Ra*cos(1*72)}); +\coordinate (QC) at ({\Ra*sin(2*72)},{\e*\Ra*cos(2*72)}); +\coordinate (QD) at ({\Ra*sin(3*72)},{\e*\Ra*cos(3*72)}); +\coordinate (QE) at ({\Ra*sin(4*72)},{\e*\Ra*cos(4*72)}); + +\draw (PA)--(PC)--(PE)--(PB)--(PD)--cycle; +\draw (QA)--(QB)--(QC)--(QD)--(QE)--cycle; +\draw (PA)--(QA); +\draw (PB)--(QB); +\draw (PC)--(QC); +\draw (PD)--(QD); +\draw (PE)--(QE); + +\foreach \n in {1,...,7}{ + \only<\n>{\node[color=white] at (1,2.9) {$\n$};} +} + +\fill[color=white] (PA) circle[radius=\r]; +\fill[color=white] (PB) circle[radius=\r]; +\fill[color=white] (PC) circle[radius=\r]; +\fill[color=white] (PD) circle[radius=\r]; +\fill[color=white] (PE) circle[radius=\r]; +\fill[color=white] (QA) circle[radius=\r]; +\fill[color=white] (QB) circle[radius=\r]; +\fill[color=white] (QC) circle[radius=\r]; +\fill[color=white] (QD) circle[radius=\r]; +\fill[color=white] (QE) circle[radius=\r]; + +\only<4->{ + \fill[color=rot] (QA) circle[radius={1.5*\r}]; + \fill[color=rot!40] (QB) circle[radius=\r]; + \fill[color=rot!40] (QE) circle[radius=\r]; + \fill[color=rot!40] (PA) circle[radius=\r]; +} + +\only<5->{ + \fill[color=blau] (PB) circle[radius={1.5*\r}]; + \fill[color=blau!40] (PD) circle[radius=\r]; + \fill[color=blau!40] (PE) circle[radius=\r]; + \fill[color=blau!80,opacity=0.5] (QB) circle[radius=\r]; +} + +\only<6->{ + \fill[color=gruen] (PC) circle[radius={1.5*\r}]; + \fill[color=gruen!40] (QC) circle[radius=\r]; + \fill[color=gruen!80,opacity=0.5] (PA) circle[radius=\r]; + \fill[color=gruen!80,opacity=0.5] (PE) circle[radius=\r]; +} + +\only<7->{ + \fill[color=gelb] (QD) circle[radius={1.5*\r}]; + \fill[color=gelb!80,opacity=0.5] (QC) circle[radius=\r]; + \fill[color=gelb!80,opacity=0.5] (QE) circle[radius=\r]; + \fill[color=gelb!80,opacity=0.5] (PD) circle[radius=\r]; +} + +\only<-3|handout:0>{ + \draw (QA) circle[radius=\r]; +} +\only<4->{ + \draw (QA) circle[radius={1.5*\r}]; +} + +\only<-4|handout:0>{ + \draw (PB) circle[radius=\r]; +} +\only<5->{ + \draw (PB) circle[radius={1.5*\r}]; +} + +\only<-5|handout:0>{ + \draw (PC) circle[radius=\r]; +} +\only<6->{ + \draw (PC) circle[radius={1.5*\r}]; +} + +\only<-6|handout:0>{ + \draw (QD) circle[radius=\r]; +} +\only<7->{ + \draw (QD) circle[radius={1.5*\r}]; +} + +\draw (PA) circle[radius=\r]; +\draw (PD) circle[radius=\r]; +\draw (PE) circle[radius=\r]; + +\draw (QB) circle[radius=\r]; +\draw (QC) circle[radius=\r]; +\draw (QE) circle[radius=\r]; + +\only<4|handout:0>{ +\node at ($0.5*(QC)+0.5*(QD)+(0,-0.2)$) [below] {$\operatorname{ind} G = 1$}; +} +\only<5|handout:0>{ +\node at ($0.5*(QC)+0.5*(QD)+(0,-0.2)$) [below] {$\operatorname{ind} G = 2$}; +} +\only<6|handout:0>{ +\node at ($0.5*(QC)+0.5*(QD)+(0,-0.2)$) [below] {$\operatorname{ind} G = 3$}; +} +\only<7->{ +\node at ($0.5*(QC)+0.5*(QD)+(0,-0.2)$) [below] {$\operatorname{ind} G = 4$}; +} + +\end{tikzpicture} +\end{center} +\end{block}} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/8/chrindprop.tex b/vorlesungen/slides/8/chrindprop.tex new file mode 100644 index 0000000..094588c --- /dev/null +++ b/vorlesungen/slides/8/chrindprop.tex @@ -0,0 +1,62 @@ +% +% chrindprop.tex -- slide template +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Zusammenhang zwischen $\operatorname{chr}G$ und $\operatorname{ind}G$} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.38\textwidth} +\begin{block}{Proposition} +Ist $G$ ein Graph mit $n$ Knoten, dann gilt +\[ +\operatorname{chr}G +\cdot +\operatorname{ind}G +\ge n +\] +\end{block} +\uncover<2->{% +\begin{block}{Beispiel} +Peterson-Graph $K$ hat $n=10$ Knoten: +\[ +\operatorname{chr}(K) +\cdot +\operatorname{ind}(K) += +3\cdot 4 +\ge +10 += +n +\] +\end{block}} +\end{column} +\begin{column}{0.58\textwidth} +\uncover<3->{% +\begin{proof}[Beweis] +\begin{itemize} +\item<4-> eine minimale Färbung hat $\operatorname{chr}(G)$ Farben +\item<5-> Sie teilt die Knoten in $\operatorname{chr}(G)$ +gleichfarbige Mengen auf +\item<6-> Jede einfarbige Menge von Knoten ist unabhängig, d.~h.~sie +besteht aus Knoten, die nicht miteinander verbunden sind. +\item<7-> Jede einfarbige Menge enthält höchstens $\operatorname{ind}(G)$ +\item<8-> Die Gesamtzahl der Knoten ist +\[ +n\uncover<9->{=\sum_{\text{Farbe}}\underbrace{|V_{\text{Farbe}}|}_{\le \operatorname{ind}(G)}} +\uncover<10->{\le +\operatorname{chr}(G) +\cdot +\operatorname{ind}(G)} +\] +\end{itemize} +\end{proof}} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/8/chroma1.tex b/vorlesungen/slides/8/chroma1.tex new file mode 100644 index 0000000..6a55704 --- /dev/null +++ b/vorlesungen/slides/8/chroma1.tex @@ -0,0 +1,56 @@ +% +% chroma1.tex -- slide template +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Schranke für $\operatorname{chr}(G)$} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.40\textwidth} +\begin{block}{Proposition} +Ist $G$ ein Graph mit maximalem Grad $d$, dann gilt +\[ +\operatorname{chr}(G) \le d + 1 +\] +\end{block} +\uncover<2->{% +\begin{block}{Beispiel} +\begin{itemize} +\item<3-> +Peterson-Graph $G$: maximaler Grad ist $d=3$, aber +\[ +\operatorname{chr}(G) += +3 +< d+1=4 +\] +\item<4-> +Voller Graph $V$: maximaler Grad ist $d=n-1$, +\[ +\operatorname{chr}(V) = n = d+1 +\] +\end{itemize} +\end{block}} +\end{column} +\begin{column}{0.58\textwidth} +\uncover<4->{% +\begin{proof}[Beweis] +Mit vollständiger Induktion, d.~h.~Annahme: Graphen mit $<n$ Knoten und +maximalem Grad $d$ lassen sich mit höchstens $d+1$ Farben färben. +\begin{itemize} +\item<5-> $X$ ein Graph mit $n$ Knoten +\item<6-> entferne den Knoten $v\in X$, $X'=X\setminus\{v\}$ +\item<7-> $X'$ lässt sich mit höchstens $d+1$ Farben einfärben +\item<8-> $v$ hat höchstens $d$ Nachbarn, die höchsten $d$ verschiedene +Farben haben +\item<9-> Es bleibt eine Farbe für $v$ +\end{itemize} +\end{proof}} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} +\egroup 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/inzidenz.tex b/vorlesungen/slides/8/inzidenz.tex index 952c85b..10f88cd 100644 --- a/vorlesungen/slides/8/inzidenz.tex +++ b/vorlesungen/slides/8/inzidenz.tex @@ -5,6 +5,8 @@ % \bgroup \definecolor{darkgreen}{rgb}{0,0.6,0} +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} \begin{frame}[t] \frametitle{Inzidenz- und Adjazenzmatrix} \vspace{-20pt} @@ -67,7 +69,7 @@ \vspace{-10pt} \uncover<5->{% \begin{block}{Definition} -\vspace{-15pt} +%\vspace{-15pt} \begin{align*} B(G)_{ij}&=1&&\Leftrightarrow&&\text{Kante $j$ endet in Knoten $i$}\\ A(G)_{ij}&=1&&\Leftrightarrow&&\text{Kante zwischen Knoten $i$ und $j$} diff --git a/vorlesungen/slides/8/inzidenzd.tex b/vorlesungen/slides/8/inzidenzd.tex index 5f2f51a..43e5330 100644 --- a/vorlesungen/slides/8/inzidenzd.tex +++ b/vorlesungen/slides/8/inzidenzd.tex @@ -5,6 +5,8 @@ % \bgroup \definecolor{darkgreen}{rgb}{0,0.6,0} +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} \begin{frame}[t] \frametitle{Inzidenz- und Adjazenz-Matrix} \vspace{-20pt} @@ -67,7 +69,7 @@ \vspace{-15pt} \uncover<5->{% \begin{block}{Definition} -\vspace{-20pt} +%\vspace{-20pt} \begin{align*} B(G)_{ij}&=-1&&\Leftrightarrow&&\text{Kante $j$ von $i$}\\ B(G)_{kj}&=+1&&\Leftrightarrow&&\text{Kante $j$ nach $k$}\\ diff --git a/vorlesungen/slides/8/produkt.tex b/vorlesungen/slides/8/produkt.tex index 1d8b725..93333bc 100644 --- a/vorlesungen/slides/8/produkt.tex +++ b/vorlesungen/slides/8/produkt.tex @@ -56,7 +56,7 @@ \end{center} \vspace{-15pt} \begin{block}{Berechne} -\vspace{-20pt} +%\vspace{-20pt} \begin{align*} \uncover<4->{L(G)}&\uncover<4->{=}B(G)B(G)^t \end{align*} diff --git a/vorlesungen/slides/8/spanningtree.tex b/vorlesungen/slides/8/spanningtree.tex index 425fe1c..62180d9 100644 --- a/vorlesungen/slides/8/spanningtree.tex +++ b/vorlesungen/slides/8/spanningtree.tex @@ -3,6 +3,7 @@ % % (c) 2019 Prof Dr Andreas Müller, Hochschule Rapperswil % +\bgroup \begin{frame} \frametitle{Spannbäume} @@ -121,7 +122,7 @@ Wieviele Spannbäume gibt es? \begin{column}{0.56\hsize} \uncover<5->{% \begin{block}{Laplace-Matrix} -\vspace{-15pt} +%\vspace{-15pt} \[ L= \tiny @@ -162,3 +163,4 @@ L\text{ ohne }\left\{\begin{array}{c}\text{Zeile $i$}\\\text{Spalte $j$}\end{arr \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) |