n阶无向简单图G,边数满足|e|>(n-1)(n-2)/2,证明

2018-08-14  本文已影响0人  LukeFZ

证明:采用反证法。

假设G不是连通图,并且由两子图G1,G2构成,G1的节点与G2的节点无交集,G1与G2之间无通路。n1是G1中的节点数,n2是G2的节点数。

则有,n1>=1,n2>=1,n = n1+n2,|e1|<=n1(n1-1)/2,|e2|<=n2(n2-1)/2。|e|=|e1|+|e2|,|e|<=n1(n1-1)/2+n2(n2-1)/2。【注:n1(n1-1)/2,n2(n2-1)/2 分别为 G1, G2 完全图的边数,即两子图最大可能的边数】

【注:这里的证明思路就是,若两子图的完全图边数之和都不能满足题中条件,说明假设不正确】

根据题意,若边数满足|e|>(n-1)(n-2)/2,

则 n1(n1-1)/2+n2(n2-1)/2>(n-1)(n-2)/2,

得到 n1(n1-1)/2+n2(n2-1)/2 - (n-1)(n-2)/2 > 0

=>(n1^2-n1)/2 + (n2^2-n2)/2 - (n^2-3n+2)/2 > 0

=>{ n1^2-n1 + n2^2-n2 - [ (n1+n2)^2 - 3(n1+n2) + 2 ] } / 2 > 0

=>[ n1^2 + n2^2 - (n1+n2) - (n1^2 + 2n1n2 + n2^2) + 3(n1+n2) - 2 ] / 2 > 0

=>[ n1^2 + n2^2 - (n1+n2) - n1^2 - 2n1n2 - n2^2 + 3(n1+n2) - 2 ] / 2 > 0

=>[ - 2n1n2 + 2(n1+n2) - 2 ] / 2 > 0

=>- n1n2 + (n1+n2) - 1 > 0

=>n1n2 - (n1+n2) + 1 < 0

我们知道,n1>=1,n2>=1,因此 n1n2 - (n1+n2) + 1 >= 0

所以 n1n2 - (n1+n2) + 1 < 0 不成立,假设不正确,因此 G 是连通图。

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