최대 중량 매칭 및 서브 모듈 기능


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된 그래프 주어 G=(U∪V,E) 포지티브 가중치하자 와 그래프에서 최대 가중치 매칭 동일 f ( S ) G [ S ∪ V ]f:2U→Rf(S)G[S∪V] .

f 가 하위 모듈 함수 라는 것이 사실 입니까?


3
어떻게 생각해? 그것을 증명 / 반증하려고 했습니까?
— Yuval Filmus

직관적으로 그것은 사실 인 것처럼 보이지만 그것을 증명할 수는 없습니다. 또한 그것이 사실이라면 그것은 잘 알려진 결과 일 것이지만 참조를 찾을 수 없다고 생각합니다.
— George Octavian Rabanca

2
분 단위로 줄일 수 있으므로 가중치가없는 경우에 해당됩니다. 가중 버전을 증명하는 방법은 분명하지 않습니다 ...
— Chao Xu

모서리 가중치가 1,1,1,2 인 를 고려하십시오 . K2,2
— András Salamon

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@ AndrásSalamon 마지막 단계에서 는 부가적인 것으로 가정 합니다. 사실이 아닙니다. 최대 매칭 S ∩ T는 이미 모두 일치에 의해 사용되어왔다 정점 사용할 수있는 S ∖ T 와 T ∖ S를 . 나는 이것에 대한 증거를 가지고 있지만 이것보다 분명히 더 관련되어 있습니다. fS∩TS∖TT∖S
— George Octavian Rabanca

답변:


1

정의 . 주어진 유한 세트 경우, 설정된 함수 f : 2 A → R 은 X , Y ⊆ A에 대해 하위 모듈 식 입니다. f ( X ) +Af:2A→RX,Y⊆A

f(X)+f(Y)≥f(X∪Y)+f(X∩Y).

Lemma 양의 간선 가중치를 갖는 이분 그래프 가 주어지면 f : 2 A → R +를 S ⊆ A 를 G 의 최대 중량 일치 값에 매핑하는 함수로 설정합니다 [ S ∪ B ] . 그런 다음 f 는 하위 모듈입니다.G=(A∪B,E)f:2A→R+S⊆AG[S∪B]f

증명. 두 세트 수정 하고 M ∩ 및 M ∪을 그래프 G [ ( X ∩ Y ) ∪ B ] 및 G [ ( X ∪ Y ) ∪ B ]에 대해 두 개의 일치로 설정하십시오 . 보조 정리를 증명하기가의 가장자리를 분할 할 수 있음을 보여주기에 충분하다 M ∩ 및 M을 ∪ 두 개의 분리 된의 matchings에 M X 와 M YX,Y⊆AM∩M∪G[(X∩Y)∪B]G[(X∪Y)∪B]M∩M∪MXMY그래프 및 G [ Y ∪ B ] 각각에 대해.G[X∪B]G[Y∪B]

가장자리 및 M은 ∪ 교호 경로와 사이클의 컬렉션을 형성한다. 하자 C는 이 컬렉션을 표시하고 전혀주기를 관찰 C가 에서 정점을 포함하지 않는 X ∖ Y 또는 Y ∖ X를 . 이것은 M ∩ 이 그 정점과 일치하지 않기 때문에 유지 됩니다.M∩M∪CCX∖YY∖XM∩

하자 있는 경로들의 집합 C 에 적어도 하나 개의 꼭지점 X ∖ YPXCX∖Y 및하자 있는 경로들의 집합 C 에 적어도 하나 개의 꼭지점과 Y ∖ X . 이러한 두 가지 경로가 아래 그림에 나와 있습니다.PYCY∖X

여기에 이미지 설명을 입력하십시오

청구 1. . PX∩PY=∅

경로가 존재한다고 가정 모순 . 하자 x는 의 정점이 될 X ∖ Y 경로에 P 유사하게 y는 의 정점이 될 Y ∖ X 경로에 P . 그 때문에도 관찰 X 나 Y , Y가 에 , 경로 P는 처음이나 마지막 에지에 속하거나, 심지어 길이를 가지고 있으며 교대로하기 때문에P∈PX∩PYxX∖YPyY∖XPxy 에 속한다 가 일치 속하지 않는 M ∩ 정의하여, 따라서 이들은 경로의 끝점이다 P는 . 또한, x 와X∩YM∩PxyAP . 따라서 M ∩ 는 x 또는 y 와 일치하여 정의와 모순되고 주장을 증명합니다.M∩M∩xy

하자 및 M Y = ( P X ∩ M ∩ ) ∪ ( ( C ∖ P X ) ∩ M ∪ ) . 그리고 M X ∩ M Y = M ∩ ∩ M ∪

MX=(PX∩M∪)∪((C∖PX)∩M∩)
MY=(PX∩M∩)∪((C∖PX)∩M∪).
그것은 분명 그 MX∪MY=M∩∪M∪MX∩MY=M∩∩M∪. 정리를 증명하기 위해, 및 M Y 가 각각 G [ X ∪ B ] 및 G [ Y ∪ B ]에 대해 유효한 일치 임을 보여줍니다 . 있는지 M X X를 보낸 P X가 교차하지 Y ∖ X 제 1 및 M ∩ 교차하지 Y ∖ X 정의. 따라서 M X 는 X ∪ B의 꼭짓점 만 사용합니다.MXMYG[X∪B]G[Y∪B]MX 위한 유효한 matchings 인 어떠한 버텍스 있다는 것을 처음 관찰 Y ∖ X가 일치되지 MG[X∪B]Y∖XMXPXY∖XM∩Y∖XMXX∪B. 둘째, 모든 정점 는 M X 의 최대 한 모서리와 일치 한다는 점을 관찰하십시오. 그렇지 않으면 G [ X ∪ B ]에 대한 유효한 일치입니다 . 그것을 보여주는x∈XMX 하나의 두 에지들에 속하는 M ∪ 또는 두 에지 M ∩ 정의 모순. 이것은 M XxM∪M∩MXG[X∪B] 가 G [ Y ∪ B ]에 대한 유효한 일치.MYG[Y∪B]

멋지다! 사소한 제안 : 및 M Y 의 정의는 대칭이 아니므로 " M Y ...가 유사하다"는 최종 주장 은 즉각적이지 않습니다. 그것은 (내가 생각하는) 당신이 허락한다면 더 분명 C를 ' ≐ C ∖ P X ∖는 P Y가 연결된 구성 요소의 모든 정점 닿지 나타내는 X Δ Y를 누른 다음 설정 M X = ( P X ∩ M ∪MXMYMYC′≐C∖PX∖PYXΔY 및. MX=(PX∩M∪)∪(PY∩M∩)∪(C′∩M∩) 는 X 와 Y 가 동일하고 마지막 M ∩ 이 M ∪로 변경되었습니다.MYXYM∩M∪
— 앤드류 모건
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