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Komplement eines Baumes

Universität / Fachhochschule

Algebraische Topologie

Tags: Algebraische Topologie, Baum, Graphentheorie, Komplement, zusammenhängender Graph

 
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lisaa23

lisaa23 aktiv_icon

13:46 Uhr, 05.01.2019

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Hallihallo,

ich sitze jetzt schon einige Zeit bei einer Aufgabe, wo ich einfach nicht mehr weiterkomme und würde mich daher sehr freuen, wenn mir jemand von euch auf die Sprünge helfen könnte.
Die Aufgabe lautet: Man bestimme (bis auf Isomorphie) alle Bäume, deren Komplement nicht zusammenhängend ist.

- ich weiß, dass ein Baum mit n Knoten immer m=n-1 Kanten hat
- das Komplement hat somit immer n Knoten und (n über 2)-m Kanten

Kann man aus dieser Information irgendwie schließen, wann das Komplement zusammenhängend ist und wann nicht, oder bin ich da ganz falsch?
Weiters ist mir auch klar, dass, wenn beim Baum alle Kanten aus einem Punkt herauslaufen, das Komplement nicht zusammenhängend ist, aber das ist ja wahrscheinlich nur einer von vielen Fällen.

Danke für die Mithilfe :-)

Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert):
"Ich möchte die Lösung in Zusammenarbeit mit anderen erstellen."
Online-Nachhilfe in Mathematik
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ermanus

ermanus aktiv_icon

14:05 Uhr, 07.01.2019

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Hallo,
folgende Idee sollte dich weiterbringen:
Sei B ein Baum und B der Komplementärgraph von B.
Nun sei B nicht zusammenhängend und es seien Z1 und Z2
zwei Zusammenhangskomponenten von B.
Behauptung: eine der beiden Zusammenhangskomponenten
besteht nur aus einem isolierten Knoten.
Beweis: nehmen wir an, sowohl in Z1 als auch in Z2 gäbe es
jeweils mindestens zwei Knoten, etwa
x1,y1v(Z1) und x2,y2v(Z2).
Dann liegen die Kanten x1x2,x1y2,y1x2,y1y2 in e(B).
Diese vier Kanten bilden dann aber einen Kreis C4 und
somit wäre B kein Baum: Widerspruch!

Folgerung: wenn also der Komplementärgraph nicht zusammenhängend ist,
bestehen alle seine Zusammenhangskomponenten bis auf eine aus jeweils nur
einem isolierten Knoten.

Hätte der Komplementärgraph nun mehr als 2 Komponenten,
etwa Z1,Z2,Z3, und wären ziv(Zi) (i=1,2,3),
dann lägen die Kanten z1z2,z2z3,z3z1 in e(B), B wäre dann kein Baum.

Wir konstatieren: B besitzt genau 2 Zusammenhangskomponenten,
deren eine nur aus einem Knoten besteht und die andere
alle übrigen Knoten enthält.

Damit kannst du alle Typen der gesuchten Bäume herleiten.

Gruß ermanus

lisaa23

lisaa23 aktiv_icon

22:35 Uhr, 07.01.2019

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Vielen Dank für diese so ausführliche Antwort!! Nach meinem Verständnis muss der Baum dann so aussehen, dass es einen Knoten gibt, von dem aus lauter Blätter weggehen. Also zum Beispiel eine “Sonne“ wenn man sich die als Graphen vorstellt :-D)

Ist das so richtig oder gibts noch andere Möglichkeiten?

Gruß, Lisa
Antwort
ermanus

ermanus aktiv_icon

22:44 Uhr, 07.01.2019

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Hallo Lisaa23,
deine Strahlensonnen sind die einzigen Graphen, die die geforderte Eigenschaft haben:
Denn da im Komplementärgraphen ja alle Kanten der isolierten Einknotenkomponente
zu den n-1 Knoten der anderen Zusammenhangskomponente fehlen,
sind diese Kanten alle Bestandteil des Baumes,
der daher eine "Sonne" enthält. Mehr Kanten kann er aber auch nicht enthalten,
da er sonst kein Baum mehr wäre.
Damit ist deine Ursprungsvermutung voll und ganz bewiesen :-)
Frage beantwortet
lisaa23

lisaa23 aktiv_icon

06:19 Uhr, 08.01.2019

Antworten
Vielen Dank!!!