图论证明:点连通度小于等于边连通度小于等于最小度

先来引入该证明涉及到的相关概念:

  • 最小度:无向图G中度数最小顶点的度数,记作 κ ( G ) \kappa(G) κ(G)
  • 边连通度:为使图G不连通或成为平凡图,至少需要从G中删除的的数量称作G的点连通度,记作 λ ( G ) \lambda(G) λ(G)
  • 点连通度:为使图G不连通或成为平凡图,至少需要从G中删除的顶点数量称作G的点连通度,记作 λ ( G ) \lambda(G) λ(G)

定理:对于任意一个图G:

λ ( G ) ≤ δ ( G ) ≤ κ ( G ) . \lambda(G)\leq\delta(G)\leq\kappa(G). λ(G)δ(G)κ(G).

证明:先证明 λ ( G ) ≤ δ ( G ) \lambda(G)\leq\delta(G) λ(G)δ(G)

(1)G不连通,则有:

λ ( G ) = 0 ≤ δ ( G ) \lambda(G)=0 ≤ \delta(G) λ(G)=0δ(G)

(2)G连通,则有:

存在一点 v v v d e g ( v ) = δ ( G ) deg(v)=\delta(G) deg(v)=δ(G),去掉与v关联的所有边后图 G G G即不连通。

λ ( G ) ≤ δ ( G ) \lambda(G)\leq\delta(G) λ(G)δ(G)


再证明 κ ( G ) ≤ λ ( G ) \kappa(G)\leq\lambda(G) κ(G)λ(G)

(1)G不连通或者是平凡的:

κ ( G ) = λ ( G ) = 0 \kappa(G)=\lambda(G)=0 κ(G)=λ(G)=0

(2)G连通而且非平凡:

  • G有桥(割边),则有:

    λ ( G ) = 1 \lambda(G)=1 λ(G)=1

    去掉桥的一个端点,则G不连通,即 κ ( G ) = 1 \kappa(G)=1 κ(G)=1

  • G无桥,则有:

    λ ( G ) ≥ 1 \lambda(G)\geq1 λ(G)1

    说明去掉 λ ( G ) \lambda(G) λ(G)条边,该图不连通;对于这些边,最坏情况下去掉每条边的一个顶点(所有边都不存在公共顶点)也可使得该图不连通,即 κ ( G ) ≤ λ ( G ) \kappa(G)\leq \lambda(G) κ(G)λ(G)

    综上, λ ( G ) ≤ δ ( G ) ≤ κ ( G ) \lambda(G)\leq\delta(G)\leq\kappa(G) λ(G)δ(G)κ(G)

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