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厚度

數學名詞

在圖論中,圖G的厚度是可以對G的邊緣進行分割的平面圖的最小數量。也就是說,如果存在k個平面圖的集合,它們具有相同的頂點集,且這些平面圖的並集是G,那麼G的厚度最多為k。換句話說,圖G的厚度是圖G的平面子圖的最小數目(而圖G是這幾個子圖的並集)。

簡介


因此,平面圖具有厚度1。厚度2的圖形稱為雙平面圖(biplanar graphs)。厚度的概念源於1962年FrankHarary的猜想:對於9點的任何圖形,它的本身或其互補圖形都是非平面的。這個問題等同於確定完整圖K9是否是雙平面的。佩特拉·穆澤爾、托馬斯·奧登塔爾和馬克·沙爾布羅特撰寫了關於1998年主題藝術狀況的綜合性調查。

具體的圖


n個頂點的完整圖形的厚度為:
只有當n=9,10的時候,其厚度為3。
除了一些例外,完整的二分圖的厚度通常為:

其他問題


每個森林(在圖論中,森林由不相交的樹組成)都是平面的,每個平面圖都可以最多劃分成三個森林。因此,任何曲線G的厚度最多等於相同圖形的輪廓(輪廓是其邊緣可以分割成的森林的最小數量),至少等於輪廓除以3。G的厚度也在另一個標準圖不變數的恆定因子內,定義為子圖中G的最大值。如果n頂點圖具有厚度t,那麼它必然具有至多t(3n-6)輪廓,從而遵循其簡併度至多為6t-1。在另一方向,如果圖具有簡併D,則厚度最多為D。
厚度與同時嵌入的問題密切相關,如果兩個或更多個平面圖都共享相同的頂點集,則可以將所有這些圖形嵌入平面中,其中按照輪廓繪製為曲線,使得每個頂點在所有不同的圖形中具有相同的位置。然而,將邊緣繪製成直線段可能不會構造這樣的圖形。
曲線G的直線厚度或幾何厚度計算可分解成的平面圖的最小數量,受限於所有這些圖形可以與直邊同時繪製的數量。所有頂點都繪製成凸起的位置,形成圖形的圓形布局,又增加了額外的限制。然而,這三個厚度參數中的兩個總是處於彼此恆定的因子之內。

計算複雜性


計算給定圖形的厚度是非常困難的,並且難以確定測試厚度是否至多為兩個。然而,與軸向的連接允許在多項式時間內將厚度近似為近似比3。