矩阵树定理、拉普拉斯矩阵及推广证明

  图G生成树的棵树τ(G) 等于 拉普拉斯矩阵C的任何一个n-1阶主子式的行列式的绝对值。(n-1阶主子式,就将某元素a(i,j)的那一行与列删掉,即删掉第r行和第j列后的新矩阵,用C表示。)
  拉普拉斯矩阵C=D(G)-A(G),其中D(G)是图G的度的对角矩阵,A(G)是图G的邻接矩阵。如图G:

矩阵树定理、拉普拉斯矩阵及推广证明_第1张图片

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  该图的的度的对角矩阵为:

矩阵树定理、拉普拉斯矩阵及推广证明_第2张图片

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  该图的的邻接矩阵为:

矩阵树定理、拉普拉斯矩阵及推广证明_第3张图片

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  则该图的的拉普拉斯矩阵为:

矩阵树定理、拉普拉斯矩阵及推广证明_第4张图片

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  拉普拉斯矩阵任一n-1阶主子式的行列式绝对值为:(取第一个元素的主子式)

矩阵树定理、拉普拉斯矩阵及推广证明_第5张图片

  所以图G的生成树的个数为3个。

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  证明:

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  Kn为n阶完全图,τ为生成树个数。
  则该图的度的对角矩阵(以下为n阶)为:

矩阵树定理、拉普拉斯矩阵及推广证明_第6张图片

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  则该图的的邻接矩阵(以下为n阶)为:

矩阵树定理、拉普拉斯矩阵及推广证明_第7张图片

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  则该图的的拉普拉斯矩阵(以下全为n阶)为:

矩阵树定理、拉普拉斯矩阵及推广证明_第8张图片

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  任一n-1阶主子式的行列式(以下全为 n-1 阶)的绝对值为:(取第一个元素的主子式,前面有(-1)^(1+1)=1就省略不写了)
矩阵树定理、拉普拉斯矩阵及推广证明_第9张图片
  证毕。

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