易混 2024 年北京预赛 · P006427
把分配或配对问题转成匹配之后,还须辨认图的类型,不能见到“匹配”就直接套同一个定理。容量任务可拆成名额形成二部图;一般点对图则需要适合一般图的增广论证。
前题从任意一组比赛涉及的球队核霍尔邻域条件;后题由坏伙伴数转成好边最小度数,假设最大匹配留下两个点,再沿已有匹配边证明可以增广。
平面直角坐标系内有 个不同点
若 或 ,则称 与 为一个“同标点对” (不考虑 与 的次序)。若这 个不同点满足: 与每个点构成“同标点对”的点均不超过 个;无论何种情况, 都可以恰好将它们分成 个点对,每个点对都不是“同标点对”。 求 的最大值。
这是解答题,请在纸上写出完整过程。写完后对照解答给自己评分。
先独立尝试,再展开工具说明与想法来源。
匹配是端点互不重叠的边集,完美匹配覆盖所有点;增广就是替换若干边以增加匹配条数。本题只需长度三的增广路径证明。
想法从哪来:每点最多几个不许配的伙伴,先取补图:允许配对就连边,题目变成最小度数足够大是否保证完美匹配。无需直接套很强的图论定理,取边数最多的匹配反证即可。若留下两个未配点,它们不可能相邻,所有邻点都已被匹配;再逐条看现有匹配边,若能分别把两个未配点接到该边的不同端点,就可一边换两边增广。因此每条匹配边向这两个点贡献的邻接边数受限,与最小度数条件冲突。最佳性构造从供需不足考虑:让超过一半的点彼此禁配,却只剩较少外部点可接纳,同时核对局部禁配数。
把“不共享横、纵坐标”的两点连边,问题化为十个顶点的图是否一定有完美匹配。 当每点至多有四个坏伙伴时,好边图的最小度数至少为五; 用最大匹配的增广反证可直接证明存在完美匹配。再构造六点共线的反例说明界不能提高。
构造一个图 :十个点作为顶点,两个点不构成“同标点对”时就在它们之间连边。 题目所求的分组正是 的一个完美匹配。
先令 。每个顶点至多有 个“同标”伙伴,所以在其余 个顶点中, 至少与 个相连,即
取 的一个最大匹配。若它不是完美匹配,则至少有两个未匹配顶点 , 而匹配边数至多为 。由最大性, 不相邻,且它们的所有邻点都已经被匹配。
对任意一条匹配边 ,从 到 的边总数至多为 。 否则至少存在两条端点互异的边,分别把 接到 , 便可删去匹配边 并加入这两条边,使匹配边数增加,产生矛盾。 因此
但最小度数条件又给出
矛盾。故 必有完美匹配, 可行。
下面说明 不可行。取六个点
再取四个点
前六点中的每一点恰与其余五点构成“同标点对”,后四点不与任何其他点同标, 故每点的同标伙伴数均不超过 。然而前六点彼此不能配成允许的点对, 它们必须分别与后四点配对,而后四点只有四个,不可能全部配完。 所以 已不能保证题设结论。
因此 的最大值为 。
最大匹配论证只用了“若一条已匹配边的两个端点可分别接上两个未匹配点, 就能增广”这一事实;计数上每条匹配边至多贡献两条关联边。 反例中的十点两两不同,且横坐标也互不相同,没有引入额外同标关系。
配对问题可转成图的完美匹配问题:把允许配对作为边。 局部禁配数给出补图的最小度数;最大匹配若留下两个顶点, 就通过逐条匹配边限制其邻接总数并制造度数矛盾。最佳性通常由“需求一侧多于供给一侧” 的障碍构造。
把非同标配对转为图匹配,用未匹配两点与已匹配边的关联数建立增广矛盾,再构造六点同水平线证明最佳。
易混 2024 年北京预赛 · P006427
把分配或配对问题转成匹配之后,还须辨认图的类型,不能见到“匹配”就直接套同一个定理。容量任务可拆成名额形成二部图;一般点对图则需要适合一般图的增广论证。
前题从任意一组比赛涉及的球队核霍尔邻域条件;后题由坏伙伴数转成好边最小度数,假设最大匹配留下两个点,再沿已有匹配边证明可以增广。
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