Визначення хроматичного числа. Хроматичний поліном
Для обчислення хроматичного числа вводять функцію p(G,l).
Означення 2.5.6. Для заданого графа G і натурального числа l через p(G,l) (хроматичний поліном) позначається кількість всіх правильних розфарбувань графа G з допомогою l фарб.
Слід відмітити що наступна формула справедлива для достатньо малих S0.
Теорема 2.5.2. Справедлива формула:
, де
S – кількість ребер суграфів графа G;
С – кількість компонент зв’язаності суграфів графа G;
- кількість суграфів графа G.
Якщо суграфів немає, то .
Ця формула дає змогу прослідкувати такі властивості функції p(G,l):
1) p(G,l) це многочлен степеня S0 з коефіцієнтом 1 при старшому члені;
2) p(G,l) ділиться на l.
Нариклад, за теоремою 2.5.2 обчислимо p(G,l) для трикутного графа G.
Розпишемо кожен з випадків, нагадавши, що сам граф є своїм суграфом (випадок г):
а) S=0, C=3,
б) S=1, C=2,
в) S=2, C=1,
г) S=3, C=1, .
Тоді .
Простим перебором чисел від 1, знаходимо хроматичне число. Підставивши у цю формулу або , отримаємо, що p(G,1)=p(G,2)=0, тобто кількість правильних розфарбувань графа однією чи двома фарбами дорівнює нулеві – однією або двома фарбами граф розфарбовувати не можна. Хроматичне число цього графа є 3, оскільки його підставляння у формулу дало позитивний результат:
p(G,3)=1×2×3=3!=6
Властивості хроматичних поліномів:
1) p(G,l)= p(G1,l)×p(G2,l) (якщо G(p,l) складається з двох незв’язних частин, то розфарбування можна вибирати незалежно для двох незв’язних графів).
2) p(G,l)= p(G1,l)×p(G2,l) (якщо граф G отримано з двох графів склеюванням в одній точці х0).
3) p(G,l)= p(G1,l)×p(G2,l) (якщо граф G отримано з двох незв’язних графів склеюванням по ребру, зовнішньому для обох графів).
4) p(G,l)= p(G1,l)-p(G’,l) (якщо граф G отримано з G1 доданням ребра без зміни вершин, G’ – граф, отриманий з G1 склеюванням вершин, які інцидентні доданому ребру).
Граф G є однохроматичним тоді і тільки тоді, коли він не містить ні одного ребра; двохроматичним – тоді і тільки тоді, коли він не містить циклів непарної довжини.
Для розфарбування граней, утворених перетином прямих ліній на площині достатньо двох кольорів.
Необхідною і достатньою умовою розфарбування двома кольорами є те, що кожна вершина повинна мати парний степінь ³ 2.