Kdy a kde:

Informace o cvicenich:

Zapocet je za 15 bodu, ktere lze ziskat za vyreseni zapoctovych prikladu (celkem max. 30 bodu). Celkove pocty bodu. V pripade, ze vam chybi na zapocet pouze nekolik malo bodu, muzete me individualne pozadat o dodatecne priklady. Zadani prikladu:

Odprednesena latka:

DatumObsah prednaskyZdroje
5.10. Perfektni parovani (Tutteho veta, Petersenova veta). Diestel, kapitola 2.2.
12.10. Edmondsuv algoritmus pro nalezeni nejvetsiho parovani. Pocet parovani v bipartitnim kubickem grafu. Lovasz a Plummer, kapitola 9.1.
19.10. Vrcholova a hranova barevnost grafu: Brooksova a Vizingova veta. Diestel, kapitoly 5.2 a 5.3.
26.10. Tutteho polynom: definice, specializace (chromaticky polynom, ...), hodnoty. Bollobas, kapitoly X.1, X.2 a X.4.
2.11. Perfektni grafy: tridy perfektnich grafu, slaba a silna veta o perfektnich grafech. Diestel, kapitola 5.5.
9.11. Plochy vyssiho rodu, Eulerova formule. Barevnost grafu na plochach, Heawoodova formule. Bollobas, kapitola V.3.
16.11. Dukaz Kuratovskeho vety (a Tutteho veta o 3-souvislych grafech). Grafove minory. Diestel, kapitoly 3.2 a 4.4.
23.11. Hamiltonovske kruznice (Diracova a Oreho veta, Chvataluv uzaver, protipriklad na hamiltonovskost rovinnych 3-souvislych 3-regularnich grafu a souvislost s vetou o 4 barvach). Diestel, kapitola 10.
30.11. Enumerace (zopakovani a prohloubeni vysledku o generujicich funkcich). Wilf, kapitoly 1.1, 2.1, 2.2, 3.15, 3.16 a 3.17.
7.12. Burnsideovo lemma a Polyova enumerace. Bollobas, kapitola VIII.4.
14.12. Extremalni teorie: Turanova veta, lemma o slunecnici, Erdos-Ko-Radova a Erdos-Szekeresova veta. Jukna, kapitoly 7 a 8 a Diestel, kapitola 7.1.
21.12. Ramseovska teorie (napr. pro hypergrafy, obecne zakazane podgrafy, nekonecna verze, princip kompaktnosti, kanonicka Ramseyova veta, Dilworthova veta). Bollobas, kapitola VI, Diestel, kapitola 9.1., Jukna, kapitola 9.
4.1. Samoopravne kody: definice, linearni kody, Singletonuv odhad, Hamminguv odhad a kod, Golayuv kod. Kaiser, kapitoly 1, 3, 4.1.
11.1. Samoopravne kody: Hadamarduv kod, Plotkinuv odhad, Gilbert-Varshamova konstrukce. Kaiser, kapitoly 10.1, 10.3, 12.1, 12.2.

Priklady ke cviceni:

TydenPriklady
1
  • Dokazte Hallovu vetu pomoci Tutteho vety.
  • Dokazte, ze kazdy 3-regularni graf s nanejvys dvema mosty ma perfektni parovani.
  • Dokazte, ze pro kazdy 3-regularni hranove 2-souvisly graf a jeho hranu e existuje perfektni parovani, ktere e obsahuje.
  • Dokazte, ze kazdy k-regularni hranove k-souvisly graf se sudym poctem vrcholu ma perfektni parovani.
  • Dokazte, ze kazdy k-regularni hranove (k-1)-souvisly graf se sudym poctem vrcholu ma perfektni parovani.
  • Pro kazde k naleznete k-regularni hranove (k-2)-souvisly graf se sudym poctem vrcholu, ktery nema perfektni parovani.
  • Naleznete algoritmus, ktery pro graf bez perfektniho parovani nalezne mnozinu vrcholu z Tutteho vety. Predpokladejte, ze mate k dispozici algoritmus zjistujici, zda graf ma perfektni parovani.
  • Dokazte, ze graf G ma parovani pokryvajici alespon |V(G)|-k jeho vrcholu prave tehdy, jestlize neexistuje mnozina S vrcholu takova, ze G - S ma vice nez |S|+k lichych komponent.
2
  • Jestlize G je souvisly, ma alespon 4 vrcholy, a kazda hrana lezi v nejakem perfektnim parovani, pak G je hranove 2-souvisly.
  • Urcete maximalni pocet hran grafu na 2n vrcholech bez perfektniho parovani.
  • 2-souvisly graf bud nema zadne perfektni parovani, nebo ma alespon 2 perfektni parovani.
3
  • Pro kazde n>1 existuje bipartitni graf, ktery hladovy algoritmus (odtrhavajici pokazde vrchol nejmensiho stupne, a barvici nejmensi pouzitelnou barvou) obarvi n barvami.
  • Jestlize G je linegraph nejakeho grafu, pak G neobsahuje K_{1,3} jako indukovany podgraf. Opacna implikace neplati.
  • Hranova barevnost bipartitniho grafu je rovna jeho maximalnimu stupni.
  • Hranova barevnost 3-regularniho rovinneho grafu bez mostu je 3; toto tvrzeni je ekvivalentni vete o 4 barvach.
  • Petersenuv graf ma hranovou barevnost 4.
4
  • Dokazte, ze koeficient Tutteho polynomu u x je roven c'(1), kde c je chromaticky polynom.
  • Dokazte, ze pokud G je sjednocenim grafu G1 a G2 sdilejicich nanejvys jeden vrchol, pak T(G)=T(G1)T(G2).
  • Pouzitim Tutteho polynomu urcete pravdepodobnost, ze graf vznikly z G odebranim kazde hrany s pravdepodobnosti p (nezavisle) je souvisly.
  • Ukazte, ze je-li G rovinny a H jeho dual, pak TG(x,y)=TH(y,x).
5
  • Ukazte, ze line graf bipartitniho grafu je perfektni.
  • Ukazte, ze comparability grafy jsou perfektni.
  • Ukazte, ze split grafy jsou perfektni.
  • Graf je perfektni prave tehdy, kdyz kazdy jeho indukovany podgraf H obsahuje nezavislou mnozinu protinajici vsechny jeho kliky nejvetsi velikosti.
  • Nahradime-li v perfektnim grafu vrchol v jinym perfektnim grafem H (tj. smazeme v a pridame uplny bipartitni graf mezi sousedy v a vrcholy H), pak vysledny graf je perfektni.
6
  • Naleznete nakresleni K7 na torus.
  • Dokazte, ze K7 nelze nakreslit na Kleinovu lahev.
  • Ktere grafy Kn,n lze nakreslit do projektivni roviny? Na torus? Na Kleinovu lahev?
  • Naleznete kvadrangulaci projektivni roviny a toru barevnosti 4.
6
  • Ukazte, ze nakresleni rovinneho 3-souvisleho grafu je (kombinatoricky) jednoznacne.
  • Ukazte, ze graf je vnejskove rovinny prave tehdy, kdyz neobsahuje podrozdeleni K4 a K2,3.
  • Ukazte, ze kazdy rovinny graf ma nakresleni, v nemz vsechny hrany jsou prime, tj., usecky.
  • Jake podminky musi splnovat trida grafu C, aby platilo nasledujici: existuje mnozina grafu X takova, ze graf G patri do C prave tehdy, kdyz neobsahuje podrozdeleni grafu z X?
7
  • Ukazte, ze 3-ti mocnina kazdeho souvisleho grafu je hamiltonovska.
  • Ukazte, ze ma-li graf vsechny stupne liche, pak kazdou jeho hranou prochazi sudy pocet hamiltonovskych kruznic.
  • Naleznete souvisly graf G bez hamiltonovske kruznice takovy, ze pro kazdou neprazdnou podmnozinu jeho vrcholu S je pocet komponent G-S nanejvys |S|.
8
  • Naleznete vytvorujici funkci pro retezce z pismen A, B a C bez podretezce ABC.
  • Naleznete vytvorujici funkci pro zakorenene stromy (kde zalezi na poradi synu).
  • Naleznete vytvorujici funkce pro
    • pocet zpusobu, jak vyjadrit n jako soucet lichych prirozenych cisel (bez ohledu na poradi)
    • pocet zpusobu, jak vyjadrit n jako soucet navzajem ruznych prirozenych cisel (bez ohledu na poradi)
    a ukazte, ze tyto pocty jsou stejne.
9
  • Urcete pocet ruznych obarveni sten krychle 3 barvami. Dve obarveni povazujeme za stejna, jestlize se lisi pouze rotaci ci zrcadlenim.
  • Urcete pocet navzajem neizomorfnich grafu na 4 vrcholech. Kolik z nich ma prave 5 hran?
  • Urcete pocet obarveni cyklu delky n tremi barvami, kde obarveni lisici se pouze rotaci cyklu povazujeme za stejna, a kde sousedni vrcholy musi mit ruznou barvu.
  • Pouzitim Polyovy enumeracni formule naleznete rekurzivni vzorec pro pocet zakorenenych ternarnich stromu (stromy lisici se pouze permutaci poradi synu v nekterych vrcholech se povazuji za stejne).
10
  • Hustota hran Turanova grafu t_k(n) se v limite blizi (k-1)/k.
  • Urcete maximalni pocet podmnozin n-prvkove mnoziny takovych, ze kazde dve z nich maji neprazdny prunik.
  • Dokazte, ze kazdych n>=5 bodu v rovine obsahuje 4 body, ohranicujici konvexni 4-uhelnik, jehoz vnitrek neobsahuje zadny ze zbylych bodu.
11
  • Zformulujte a dokazte kanonickou Ramseyovu vetu pro matice.
  • Dokazte, ze kazda posloupnost nm+1 cisel obsahuje nerostouci podposloupnost delky n+1 nebo neklesajici podposloupnost delky m+1. Dokazte, ze toto tvrzeni neplati pro posloupnost delky nm.
  • Naleznete obarveni prirozenych cisel dvema barvami, ktere neobsahuje nekonecne dlouhou monochromatickou aritmetickou posloupnost.
  • Dokazte, ze prunikove grafy grafu funkci jsou perfektni.
12
  • Ukazte, ze Hammingova vzdalenost je metrika.
  • Ukazte, ze kod, ktery jsme odvodili z Fanovy roviny, je jednim z Hammingovych kodu.
  • Naleznete "prirozenou" matici Hammingova kodu.
  • Jak souvisi soucin slova s paritni matici Hammingova kodu s pozici chyby?

Doporucena literatura: