杜志斌
(肇慶學(xué)院 數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院,廣東 肇慶 526061)
本文所考慮的圖皆為無向簡(jiǎn)單圖。作為數(shù)與形相互結(jié)合的一個(gè)典范,圖與矩陣具有緊密的聯(lián)系。給定一個(gè)圖,可定義出一些相應(yīng)的矩陣,如鄰接矩陣、Laplacian矩陣、無符號(hào)Laplacian矩陣、正規(guī)化Laplacian矩陣、距離矩陣等。
圖譜理論主要運(yùn)用線性代數(shù)方法來研究圖的各種性質(zhì)[1]。在圖譜理論中,研究的核心內(nèi)容是基于圖所導(dǎo)出的各類矩陣的特征值,由這些特征值所組成的多重集稱為圖的譜。
很多情況下,圖的特征值不是單根。比方說,n個(gè)點(diǎn)的完全二部圖的鄰接矩陣具有 2n-重特征值0,n個(gè)點(diǎn)的完全圖的Laplacian矩陣具有1n-重特征值n。因此,為了更好地了解圖的各類譜,我們有必要研究圖的各類矩陣的特征值重?cái)?shù)。
隨著改革開放的進(jìn)一步深入,到20世紀(jì)80年代后期,人們的生活水平逐步有了好轉(zhuǎn),“樓上樓下,電燈電話”成了很多人向往的現(xiàn)代化生活標(biāo)志。這時(shí)候電話已經(jīng)慢慢普及到了一些富裕的城市家庭,什么初裝費(fèi),選號(hào)費(fèi)啊,裝一部電話,沒有數(shù)千元根本裝不起。電話在那個(gè)時(shí)代還是“緊俏商品”……直到電話進(jìn)入普通百姓家庭,打電話才方便了。同時(shí)“大哥大”興起,擁有“大哥大”就是身份和富有的象征。一部“大哥大”一兩萬元,現(xiàn)在想起來,真有點(diǎn)滑稽。
眾所周知,局部子圖的結(jié)構(gòu)對(duì)圖的各種性質(zhì)有著重要的影響[2]。本文將考慮當(dāng)局部子圖為空?qǐng)D或者完全圖時(shí),其對(duì)圖的幾類矩陣的特征值重?cái)?shù)的影響。為此,我們首先定義兩類局部子圖,其定義可見文獻(xiàn)[3]。
設(shè)V為圖G的點(diǎn)集的一個(gè)非空子集,記G[V]為由G的點(diǎn)子集V所導(dǎo)出的子圖。對(duì)于圖G中的點(diǎn)v,記Γ(v)為由點(diǎn)v的所有鄰點(diǎn)所組成的集合,特別地,稱Γ(v)為點(diǎn)v的鄰集,而稱Γ(v)∪{v}為點(diǎn)v的閉鄰集。
劉真表示,摻混肥以其受環(huán)保影響小、配方調(diào)整快等特點(diǎn),產(chǎn)量及需求量或有一定程度的增加。與此同時(shí),劉真也表示,終端經(jīng)銷商自行配制摻混肥料并不具有優(yōu)勢(shì),前期的設(shè)備投入和并無成本優(yōu)勢(shì)的原材料采購(gòu),使其生產(chǎn)成本高且價(jià)格優(yōu)勢(shì)不明顯,目前多以為農(nóng)戶“量身定做”進(jìn)行營(yíng)銷,基層經(jīng)銷商生產(chǎn)摻混肥還會(huì)面對(duì)政策及環(huán)保等壓力,轉(zhuǎn)型需謹(jǐn)慎。
定義1[3]設(shè)V為圖G的點(diǎn)集的一個(gè)非空真子集。若G[V]為空?qǐng)D,且V中的點(diǎn)具有相同的鄰集,則稱V為圖G的一個(gè)重復(fù)點(diǎn)集(duplicate vertices)。
定義2[3]設(shè)V為圖G的點(diǎn)集的一個(gè)非空真子集。若G[V]為完全圖,且V中的點(diǎn)具有相同的閉鄰集,則稱V為圖G的一個(gè)共同重復(fù)點(diǎn)集(co-duplicate vertices)。
下面,我們給出一個(gè)例子來闡明圖的(共同)重復(fù)點(diǎn)集。設(shè)圖G如圖1所示,則可觀察到{1,2,3}與{4,5}為G的重復(fù)點(diǎn)集,而{6,7,8}為G的一個(gè)共同重復(fù)點(diǎn)集。
圖1
證明:記|V|=k,且不妨假設(shè)圖G具有n個(gè)點(diǎn),V中的點(diǎn)是圖G的頭k個(gè)點(diǎn)。既然V是圖G的一個(gè)共同重復(fù)點(diǎn)集,也就是說,G[V]是完全圖。于是,圖G的無符號(hào)Laplacian矩陣G(S)結(jié)構(gòu)如下:
在本文中,我們將研究圖的(共同)重復(fù)點(diǎn)集與圖的幾類矩陣的特征值重?cái)?shù)的聯(lián)系。
結(jié)論可證。
對(duì)于任意實(shí)對(duì)稱陣A,若l是A的一個(gè)特征值,則記mA(l)為l的(代數(shù))重?cái)?shù)。此外,若l不是A的特征值,則習(xí)慣上記作mA(l)=0。
記In為n階單位矩陣。
矩陣對(duì)角化是高等代數(shù)中的一個(gè)重要內(nèi)容。特別地,若n階矩陣A可對(duì)角化,則對(duì)于任意常數(shù)l,總有
秩(A-λIn)=n-mA(λ) (1)
參見[4]。
在確定評(píng)估指標(biāo)后,采用專家打分法對(duì)評(píng)估指標(biāo)之間的重要程度進(jìn)行比較量化。一般的,將比較結(jié)果分為5個(gè)等級(jí):相同、稍強(qiáng)、較強(qiáng)、很強(qiáng)和絕對(duì)強(qiáng),并且用1~9來表示。通過專家打分對(duì)評(píng)估指標(biāo)的重要性進(jìn)行判定,構(gòu)造一級(jí)評(píng)估指標(biāo)的判斷矩陣,如表2。
由于由圖所導(dǎo)出的大部分矩陣皆為實(shí)對(duì)稱陣,從而它們可對(duì)角化。于是,我們可運(yùn)用矩陣對(duì)角化的知識(shí)來研究圖所導(dǎo)出的矩陣。
下面,我們利用式子(1)來給出一個(gè)關(guān)于特征值重?cái)?shù)的下界。
引理1:設(shè)
為一個(gè)n階實(shí)對(duì)稱陣,其中M為k×k方陣,X為k×(n-k)矩陣,Y為(n-k)×(n-k)方陣。若分塊矩陣(M-λIkX)的每一行具有相同的元素,則
mA(λ)≥k-1
證明:首先,既然A為n階實(shí)對(duì)稱陣,從而A可對(duì)角化?,F(xiàn)由(1)可知
秩(A-λIn)=n-mA(λ) (2)
顯然
此外,又因?yàn)?M-λIkX)的每一行具有相同的元素,也就是說,A-λIn的頭k行具有相同的元素,從而有
秩(A-λIn)≤ n-(k-1) (3)
結(jié)合(2)與(3),我們有
mA(λ)≥k-1
小麗帶男友回家,正趕上老爸喝醉酒回來。只見老爸往沙發(fā)上一躺,喊:“閨女,電視又卡了!”小麗走過去,一拍電視機(jī)上的魚缸,里面的魚四下亂竄。
下面,我們將研究圖的(共同)重復(fù)點(diǎn)集與圖的幾類矩陣的特征值重?cái)?shù)之間的聯(lián)系,其中包括圖的鄰接矩陣、Laplacian矩陣、無符號(hào)Laplacian矩陣、正規(guī)化Laplacian矩陣、距離矩陣。
圖G的鄰接矩陣G(A)定義為[1]
(5)單體濃度在m(AMPS)∶m(AA)∶m(AM)為6∶4∶2,水浴溫度65℃,引發(fā)劑加量0.2%,pH值為6條件下合成緩凝劑,并配置水泥漿(配方A)進(jìn)行性能評(píng)價(jià),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示最佳的合成單體濃度為30%(表5)。
本小節(jié)將研究圖的重復(fù)點(diǎn)集與圖的鄰接矩陣的特征值重?cái)?shù)之間的聯(lián)系。
記On為n階零矩陣。
定理2:若V為圖G的一個(gè)共同重復(fù)點(diǎn)集,則
結(jié)論可證。
mA(G)(0)≥|V|-1
證明:記|V|=k,且不妨假設(shè)圖G具有n個(gè)點(diǎn),V中的點(diǎn)是圖G的頭k個(gè)點(diǎn)。既然V是圖G的一個(gè)重復(fù)點(diǎn)集,也就是說,G[V]是空?qǐng)D。于是,圖G的鄰接矩陣G(A)結(jié)構(gòu)如下:
其中X為k×(n-k)矩陣,Y為(n-k)×(n-k)方陣。
總之,運(yùn)用多媒體輔助語文教學(xué),可以說是有利有弊,關(guān)鍵在于教師的把握,在于教師的思想態(tài)度。用好多媒體可以促進(jìn)教學(xué),提高教學(xué)效果,既有利于師,也有利于生;如果使用不當(dāng)多媒體,可能會(huì)導(dǎo)致教學(xué)效果差,學(xué)生反感,教師尷尬,先進(jìn)的設(shè)備變成害生的毒藥。
又因?yàn)閂是圖G的一個(gè)重復(fù)點(diǎn)集,也就是說,V中的點(diǎn)具有相同的鄰集,所以分塊矩陣X的每一行具有相同的元素。進(jìn)一步,
(Ok-0IkX)=(OkX)
的每一行具有相同的元素。
現(xiàn)利用引理1,可得
mA(G)(0)≥k-1
定理1:若V為圖G的一個(gè)重復(fù)點(diǎn)集,則
隨后,西安高新控股于12月3日當(dāng)天召開臨時(shí)董事會(huì),會(huì)議召開前依法通知了全體董事。會(huì)議應(yīng)到董事5名,實(shí)到董事4名,1名董事請(qǐng)假。出席會(huì)議的 4 名董事經(jīng)過表決一致通過了如下決議:
誠(chéng)龍先生是慣打野槍的,如匕首投槍,刺貪刺虐入木三分。為清官樹碑,為貪官畫像,幾乎篇篇不離諷刺與諷喻,時(shí)時(shí)不忘警醒與警示。作者之用心,可謂良苦。
mA(G)(-1)≥|V|-1
證明:記|V|=k,且不妨假設(shè)圖G具有n個(gè)點(diǎn),V中的點(diǎn)是圖G的頭k個(gè)點(diǎn)。既然V是圖G的一個(gè)共同重復(fù)點(diǎn)集,也就是說,G[V]是完全圖。于是,圖G的鄰接矩陣G(A)結(jié)構(gòu)如下:
其中X為k×(n-k)矩陣,Y為(n-k)×(n-k)方陣。
泛舟靜靜流淌的江水中,欣賞兩岸錯(cuò)落有致而鱗次櫛比的吊腳樓,人們心里都會(huì)自然產(chǎn)生出莫名的感動(dòng)——這是人類與大自然和諧共處的佳作,而時(shí)光則讓它的內(nèi)涵變得更加豐富。在這里,你忘記了時(shí)間匆匆流逝,忘卻了思考過后的傷口,身心極其愉悅。
又因?yàn)閂是圖G的一個(gè)共同重復(fù)點(diǎn)集,也就是說,V中的點(diǎn)具有相同的閉鄰集,所以分塊矩陣X的每一行具有相同的元素。進(jìn)一步,
(Jk-Ik+IkX)=(JkX)
的每一行具有相同的元素。
通過捕獲的“肉雞”進(jìn)行設(shè)備類型分析,以Windows、Linux和IoT設(shè)備作為分類范圍,其中IoT設(shè)備類型的肉雞最多,占比61.37%;其次是Linux設(shè)備類型的肉雞,占比20.85%,Windows設(shè)備類型肉雞僅占比17.78%。
現(xiàn)利用引理1,可得
mA(G)(-1)≥k-1
結(jié)論可證。
記di為點(diǎn)i在圖G中的度數(shù)。
圖G的Laplacian矩陣 L(G)定義為[5]
本小節(jié)將研究圖的重復(fù)點(diǎn)集與圖的Laplacian矩陣的特征值重?cái)?shù)之間的聯(lián)系。
設(shè)V為圖G的一個(gè)重復(fù)點(diǎn)集(共同重復(fù)點(diǎn)集),既然V中的點(diǎn)具有相同的鄰集(閉鄰集),從而V中每個(gè)點(diǎn)的度數(shù)是相同的。
定理3:若V為圖G的一個(gè)重復(fù)點(diǎn)集,則
mL(G)(d)≥|V|-1
其中d為V中每個(gè)點(diǎn)的度數(shù)。
證明:記|V|=k,且不妨假設(shè)圖G具有n個(gè)點(diǎn),V中的點(diǎn)是圖G的頭k個(gè)點(diǎn)。既然V為圖G的一個(gè)重復(fù)點(diǎn)集,也就是說,G[V]為空?qǐng)D。于是,圖G的Laplacian矩陣G(L)結(jié)構(gòu)如下:
其中X為k×(n-k)矩陣,Y為(n-k)×(n-k)方陣。
在考場(chǎng)上有限的時(shí)間內(nèi),如何寫出高質(zhì)量的作文呢?筆者根據(jù)多年對(duì)中考作文的評(píng)閱及平時(shí)作文教學(xué)的經(jīng)驗(yàn),有以下幾點(diǎn)感悟。
又因?yàn)閂是圖G的一個(gè)重復(fù)點(diǎn)集,也就是說,V中的點(diǎn)具有相同的鄰集,所以分塊矩陣X的每一行具有相同的元素。進(jìn)一步,
(dIk-dIkX)=(OkX)
的每一行具有相同的元素。
現(xiàn)利用引理1,可得
mL(G)(d)≥ k-1
結(jié)論可證。
定理4:若V為圖G的一個(gè)共同重復(fù)點(diǎn)集,則
mL(G)(d+1)≥|V|-1
其中d為V中每個(gè)點(diǎn)的度數(shù)。
證明:記|V|=k,且不妨假設(shè)圖G具有n個(gè)點(diǎn),V中的點(diǎn)是圖G的頭k個(gè)點(diǎn)。既然V是圖G的一個(gè)共同重復(fù)點(diǎn)集,也就是說,G[V]是完全圖。于是,圖G的Laplacian矩陣G(L)結(jié)構(gòu)如下:
其中X為k×(n-k)矩陣,Y為(n-k)×(n-k)方陣。
又因?yàn)閂是圖G的一個(gè)共同重復(fù)點(diǎn)集,也就是說,V中的點(diǎn)具有相同的閉鄰集,所以分塊矩陣X的每一行具有相同的元素。進(jìn)一步,
((d +1)Ik-Jk-(d+1)IkX)=(-JkX)
的每一行具有相同的元素。
現(xiàn)利用引理1,可得
再次,網(wǎng)絡(luò)傳播中的自由性、開放性與狂歡要求的客觀環(huán)境相吻合??駳g生活是在“廣場(chǎng)”上進(jìn)行的?!皬V場(chǎng)”不僅是一個(gè)具體的場(chǎng)所,而且是大眾性、民間性舞臺(tái)的隱喻。網(wǎng)絡(luò)傳播的自由與開放的屬性體現(xiàn)在每個(gè)網(wǎng)民自由地進(jìn)行信息選擇與交流,這使得網(wǎng)絡(luò)傳播與以往的傳統(tǒng)媒體不同,具有強(qiáng)烈的民間色彩。這種民間色彩滿足了狂歡的大眾性和民間化特征。
記Jn為一個(gè)n階方陣,其中每個(gè)元素皆為1。
mL(G)(d+1)≥k-1
結(jié)論可證。
教學(xué)實(shí)驗(yàn)室主要面向本科生,用于本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)課對(duì)所學(xué)課程進(jìn)行感性認(rèn)識(shí)和動(dòng)手能力培訓(xùn),該類實(shí)驗(yàn)室的特點(diǎn)是量大面廣,人員流動(dòng)性大。隨著各學(xué)院組建集中的本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心,形成了教輔人員準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)、教師講授實(shí)驗(yàn)、學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)的格局,這種“管教學(xué)”分立的方式,優(yōu)點(diǎn)在于分工明確,不足是三者之間的交流有時(shí)脫節(jié),出現(xiàn)管理空檔。同時(shí)學(xué)生實(shí)驗(yàn)課門數(shù)多,每門課的課時(shí)緊張,因此安全環(huán)保教育往往被忽視,也未施行準(zhǔn)入制度,易出現(xiàn)操作不當(dāng)引起的安全隱患、亂丟亂倒有毒有害物質(zhì)。
圖G的無符號(hào)Laplacian矩陣G(S)定義為[3]
本小節(jié)將研究圖的重復(fù)點(diǎn)集與圖的無符號(hào)Laplacian矩陣的特征值重?cái)?shù)之間的聯(lián)系。
定理5:若V為圖G的一個(gè)重復(fù)點(diǎn)集,則
mS(G)(d)≥|V|-1
其中d為V中每個(gè)點(diǎn)的度數(shù)。
證明:記|V|=k,且不妨假設(shè)圖G具有n個(gè)點(diǎn),V中的點(diǎn)是圖G的頭k個(gè)點(diǎn)。既然V是圖G的一個(gè)重復(fù)點(diǎn)集,也就是說,G[V]是空?qǐng)D。于是,圖G的無符號(hào)Laplacian矩陣G(S)結(jié)構(gòu)如下:
其中X為k×(n-k)矩陣,Y為(n-k)×(n-k)方陣。
又因?yàn)閂是圖G的一個(gè)重復(fù)點(diǎn)集,也就是說,V中的點(diǎn)具有相同的鄰集,所以分塊矩陣X的每一行具有相同的元素。進(jìn)一步,
(dIk-dIkX)=(OkX)
的每一行具有相同的元素。
現(xiàn)利用引理1,可得
mS(G)(d)≥ k-1
結(jié)論可證。
定理6:若V為圖G的一個(gè)共同重復(fù)點(diǎn)集,則
mS(G)(d-1)≥|V|-1
其中d為V中每個(gè)點(diǎn)的度數(shù)。
下面我們不妨假設(shè)每個(gè)(共同)重復(fù)點(diǎn)集V都至少包含兩個(gè)點(diǎn),即||2V3 。
其中X為k×(n-k)矩陣,Y為(n-k)×(n-k)方陣。
又因?yàn)閂是圖G的一個(gè)共同重復(fù)點(diǎn)集,也就是說,V中的點(diǎn)具有相同的閉鄰集,所以分塊矩陣X的每一行具有相同的元素。進(jìn)一步,
((d-1)Ik+Jk-(d-1)IkX)=(JkX)
的每一行具有相同的元素。
現(xiàn)利用引理1,可得
mS(G)(d-1)≥k-1
結(jié)論可證。
圖G的正規(guī)化Laplacian矩陣G(?)定義為[6]
本小節(jié)將研究圖的重復(fù)點(diǎn)集與圖的正規(guī)化Laplacian矩陣的特征值重?cái)?shù)之間的聯(lián)系。
定理7:若V為圖G的一個(gè)重復(fù)點(diǎn)集,且V中的點(diǎn)不是圖G的孤立點(diǎn),則
m?(G)(1)≥|V|-1
證明:記|V|=k,且不妨假設(shè)圖G具有n個(gè)點(diǎn),V中的點(diǎn)是圖G的頭k個(gè)點(diǎn)。既然V是圖G的一個(gè)重復(fù)點(diǎn)集,也就是說,G[V]是空?qǐng)D。于是,圖G的正規(guī)化Laplacian矩陣G(?)結(jié)構(gòu)如下:
其中X為k×(n-k)矩陣,Y為(n-k)×(n-k)方陣。
又因?yàn)閂是圖G的一個(gè)重復(fù)點(diǎn)集,也就是說,V中的點(diǎn)具有相同的鄰集,所以分塊矩陣X的每一行具有相同的元素。進(jìn)一步,
(Ik-IkX)=(OkX)
的每一行具有相同的元素。
現(xiàn)利用引理1,可得
m?(G)(1)≥k-1
結(jié)論可證。
定理8:若V為圖G的一個(gè)共同重復(fù)點(diǎn)集,且V中的點(diǎn)不是圖G的孤立點(diǎn),則
其中d為V中每個(gè)點(diǎn)的度數(shù)。
證明:記|V|=k,且不妨假設(shè)圖G具有n個(gè)點(diǎn),V中的點(diǎn)是圖G的頭k個(gè)點(diǎn)。既然V是圖G的一個(gè)(共同)重復(fù)點(diǎn)集,也就是說,G[V]是完全圖。于是,圖G的正規(guī)化Laplacian矩陣G(?)結(jié)構(gòu)如下:
其中X為k×(n-k)矩陣,Y為(n-k)×(n-k)方陣。
又因?yàn)閂是圖G的一個(gè)共同重復(fù)點(diǎn)集,也就是說,V中的點(diǎn)具有相同的閉鄰集,所以分塊矩陣X的每一行具有相同的元素。進(jìn)一步,
的每一行具有相同的元素。
現(xiàn)利用引理1,可得
結(jié)論可證。
圖G的距離矩陣記作G(D),其第i行第j列元素為點(diǎn)i與點(diǎn)j在圖G中的距離[7]。
本小節(jié)將研究圖的重復(fù)點(diǎn)集對(duì)圖的距離矩陣的特征值重?cái)?shù)的影響。
定理9:若V為連通圖G的一個(gè)重復(fù)點(diǎn)集,則
mD(G)(-2)≥|V|-1
證明:記|V|=k,且不妨假設(shè)圖G具有n個(gè)點(diǎn),V中的點(diǎn)是圖G的頭k個(gè)點(diǎn)。既然V是圖G的一個(gè)重復(fù)點(diǎn)集,也就是說,G[V]是空?qǐng)D,且V中的點(diǎn)具有相同的鄰集。于是,圖G的距離矩陣G(D)結(jié)構(gòu)如下:
其中X為k×(n-k)矩陣,Y為(n-k)×(n-k)方陣。
又因?yàn)閂中的點(diǎn)具有相同的鄰集,所以分塊矩陣X的每一行具有相同的元素。進(jìn)一步,的每一行具有相同的元素?,F(xiàn)利用引理1,可得
(2Jk-2Ik+2IkX)=(2JkX)
mD(G)(-2)≥k-1
結(jié)論可證。
定理10:若V為連通圖G的一個(gè)共同重復(fù)點(diǎn)集,則
mD(G)(-1)≥|V|-1
證明:記|V|=k,且不妨假設(shè)圖G具有n個(gè)點(diǎn),V中的點(diǎn)是圖G的頭k個(gè)點(diǎn)。既然V是圖G的一個(gè)共同重復(fù)點(diǎn)集,也就是說,G[V]是完全圖。于是,圖G的距離矩陣G(D)結(jié)構(gòu)如下:
其中X為k×(n-k)矩陣,Y為(n-k)×(n-k)方陣。
又因?yàn)閂是圖G的一個(gè)共同重復(fù)點(diǎn)集,也就是說,V中的點(diǎn)具有相同的閉鄰集,所以分塊矩陣X的每一行具有相同的元素。進(jìn)一步,
(Jk- Ik+IkX)=(JkX)
的每一行具有相同的元素。
現(xiàn)利用引理1,可得
mD(G)(-1)≥k-1
結(jié)論可證。
4.例子
現(xiàn)在我們通過圖1所示的圖來說明定理1-10的下界都是可達(dá)的。
設(shè)圖G如圖1所示,注意到{1,2,3}與{4,5}為G的重復(fù)點(diǎn)集,而{6,7,8}為G的一個(gè)共同重復(fù)點(diǎn)集?,F(xiàn)利用Mathematica,可算得:
(1)鄰接矩陣:mA(G)(0)=3,mA(G)(-1)=2;
(2)Laplacian矩陣:mL(G)(2)=3,mL(G)(6)=1,mL(G)(5)=2;
(3)無符號(hào)Laplacian矩陣:mS(G)(2)=2,mS(G)(6)=1,mS(G)(3)=2;
(5)距離矩陣:mD(G)(-2)=3,mD(G)(-1)=2。
這表明:定理1-10中的下界是可達(dá)的。
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