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图的染色问题,是图论的主要研究问题之一.图的染色一般分为边染色、点染色、点边染色以及其它特定染色.本文研究了双外平面图的两种基本染色问题,证明了四个主要的结论.
以下所说的图G=(V,E)均为有限、无向和简单的,且用V(G),E(G)分别表示其顶点集合和边的集合,图G的顶点数(或阶)和边数分别用符号v(G)和ε(G)表示,在图论符号中我们常略去字母G分别用V,E,v和ε代替V(G),E(G),v(G),ε(G).顶点v的度,记为d(v).分别用δ(G)和△G)表示G中顶点的最小度和最大度.N(v)表示点(p)在G中的邻域G[V′]表示图G的由顶点子集V′导出的子图,G(E)表示G的由边子集E′导出的子图.w(e)表示边e的权.Cn表示圈长.σ(y)表示在σ-染色法下,元素y∈V(G)(∪)E(G)所染的颜色.Eσ(u)表示在σ-染色法下与点u相关联的边所染颜色的集合.x(1)(G)表示图G的边色数.X(T)(G)表示图G全色数.文中所用术语和符号基本与文献[1]中一致.
全文共分为四章,第一章介绍了图论的基本概念和关于图的边染色、全染色的历史、发展状况和已经得到的一些结果.在第一节中,介绍了一些常用的图论术语及相关的概念.第二节介绍了平面图、外平面图的概念.如:
定义1.2.1如果一个图是可嵌入平面的,且它所有顶点出现在无穷面的边界上,称为外平面图.无穷面称为外面,用f0表示;其余面称为内面.在外面周界上的边称为外边,其余的边称为内边.
在外平面图的基础上,我们定义一种新的类型的图即双外平面图,它是外平面图的一种推广.
定义1.2.2所有点出现在两个面的边界上的平面图,称为双外平面图.我们把这两个面称为外面,记为F0={f0,f1},其余的面称为内面,用FF0来表示.
在第一章第三节中,介绍了图的边染色、全染色的概念及有关猜想,发展状况,和已经得到的一些结果.
定义1.3.1对于图G=(V,E),使得V(或E)中任何两个相邻元素均染不同颜色的方法,称为G的正常的点(或边)染色;使得V(∪)E中任何两个相邻和相关联的元素间均染不同颜色的方法,称为G的正常全染色.
定义1.3.2使得G为正常点(边、全)染色的最少颜色数,称为G的点(边、全)色数,简记做χ(G)(χ′(G),χ(T)(G)).
为了更好地描述外平面图和双外平面图的结构性质,在第二章第一节我们给出如下有关定义.记V(f),E(f)分别为与f相关联的顶点和边的集合.
定义2.1.1:平面图的边面对偶GEF,其中V(GEF)=E(G)∪F(G);E(GEF)={(e,f):e∈E(G),f∈F(G)且e与f在G中相关联}
从定义2.1.1可以看出一个事实:平面图G的边面对偶GEF就是它的对偶图G*的每条边经过一次剖分后所得到的图.针对外平面图和双外平面图,我们可以给出一些相对比较弱一些的对偶定义.
定义2.1.2:设G为一个外平面图,若对于G中的每一个内面f都有GWF的一个顶点与之对应,GWF的两个顶点相邻当且仅当的G两个内面相邻,则称GWF是外平面图的弱对偶图.
陈东灵,吴建良等在文献[3]中定义了外平面图的弱对偶图,并证明了外平面图的弱对偶图的结构.
以同样的方法可以定义双外平面图的弱对偶图和边面弱对偶图.
定义2.1.3:设为G一个双外平面图,若对于G中的每一个内面都有GWF的顶点与之对应,GWF的两个顶点相邻当且仅当的G两个内面相邻,则称GWF是双外平面图的弱对偶图.
定义2.1.4:外平面图的边面弱对偶GWEF=GEFfo,其中:fo对应于G的唯一无穷外面;双外平面图G的边面弱对偶GWEF=GEF{f0,f1}.其中:f0,f1对应于G中所规定的两个外面.
在第二章第一节中,证明了双外平面图的弱对偶图的结构,得到性质1:双外平面图G的弱对偶和边面弱对偶都是至多包含一个圈的图.
在第二章第二节中,证明了双外平面图的性质定理,得到性质2:设G是△(G)≥6的2连通的双外平面图,则G至少有下列情况之一出现:
(1)存在一条边e=uv,满足d(u)+d(v)≤7,即存在一条边的权w(e)≤△(G)+1;或者(2)存在一个偶圈V1V2…V2nV1使得d(V1)=d(V3)=…d(V2n-1)=2即存在一个2-交错圈.
在第三章中,我们证明了双外平面图的边染色的定理,以及双外平面图的全染色定理.
定理1::若G是△(G)≥6的2连通的双外平面图,则χ′(G)=△(G).
定理2:对△(G)≥6的2连通的双外平面图G,有χ(T)(G)=△(G)+1.
在第四章中,我们提出了可进一步研究的几个问题.