Свойство B - Property B

Относительно B-свойства в теории конечных групп см. B-теорема.

В математика, Свойство B это определенный теоретико-множественный свойство. Формально, учитывая конечный набор Икс, Коллекция C из подмножества из Икс, имеет свойство B, если мы можем разбить Икс на два непересекающихся подмножества Y и Z так что каждый набор в C встречает обоих Y и Z.

Свойство получил свое название от математика. Феликс Бернштейн, который впервые представил собственность в 1908 году.^[1]

Свойство B эквивалентно 2-раскраска то гиперграф описанный сборником C. Гиперграф со свойством B также называется 2-цветный.^[2]:468 Иногда его еще называют двудольный, по аналогии с двудольные графы.Свойство B часто изучается для однородных гиперграфов (систем множеств, в которых все подмножества системы имеют одинаковую мощность), но оно также рассматривается в неоднородном случае.^[3]

Наименьшие семейства-множества без свойства B

Наименьшее количество наборов в коллекции наборов размера п такой, что C не имеет Свойство B обозначается м(п).

Известные значения m (n)

Известно, что м(1) = 1, м(2) = 3 и м(3) = 7 (как видно из следующих примеров); значение м(4) = 23 (Östergård), хотя этот результат был найден в результате тщательного поиска. Доказаны верхняя граница 23 (Сеймур, Тофт) и нижняя оценка 21 (Мэннинг). На момент написания этой статьи (март 2017 г.) нет OEIS запись для последовательности м(п) пока что из-за отсутствия известных терминов.

м(1)

За п = 1, установить Икс = {1} и C = {{1}}. Тогда C не обладает свойством B.

м(2)

За п = 2, положим Икс = {1, 2, 3} и C = {{1, 2}, {1, 3}, {2, 3}} (треугольник). Тогда C не обладает свойством B, поэтому м(2) <= 3. Однако C'= {{1, 2}, {1, 3}} делает (установить Y = {1} и Z = {2, 3}), поэтому м(2) >= 3.

м(3)

За п = 3, установить Икс = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7} и C = {{1, 2, 4}, {2, 3, 5}, {3, 4, 6}, {4, 5, 7}, {5, 6, 1}, {6, 7, 2}, {7, 1, 3}} ( Тройная система Штейнера S₇); C не имеет свойства B (поэтому м(3) <= 7), но если какой-либо элемент C опущен, то этот элемент можно принять как Y, а набор остальных элементов C'будет иметь свойство B (поэтому в данном конкретном случае м(3)> = 7). Можно проверить все остальные коллекции из 6 3-множеств, чтобы убедиться, что все они имеют свойство B.

м(4)

Östergård (2014) путем тщательного поиска найдено м(4) = 23. Сеймур (1974) построил гиперграф на 11 вершинах с 23 ребрами без свойства B, который показывает, что м(4) <= 23. Manning (1995) сузил круг так, что м(4) >= 21.

Асимптотика м(п)

Эрдеш (1963) доказал, что для любой коллекции менее чем ${\displaystyle 2^{n-1}}$ наборы размеров п, существует 2-раскраска, в которой все множество бихроматично. Доказательство простое: рассмотрим случайную раскраску. Вероятность того, что произвольный набор является монохроматическим, равна ${\displaystyle 2^{-n+1}}$. Автор связанный союз вероятность существования монохроматического множества меньше ${\displaystyle 2^{n-1}2^{-n+1}=1}$. Следовательно, существует хорошая раскраска.

Эрдеш (1964) показал существование п-равномерный гиперграф с ${\displaystyle O(2^{n}\cdot n^{2})}$ гиперребра, которые не обладают свойством B (т. е. не имеют 2-раскраски, в которой все гиперребра бихроматичны), устанавливая верхнюю границу.

Шмидт (1963) доказал, что каждое собрание не более чем ${\displaystyle n/(n+4)\cdot 2^{n}}$ наборы размеров п обладает свойством Б. Эрдеш и Ловас предположили, что ${\displaystyle m(n)=\theta (2^{n}\cdot n)}$. Бек в 1978 г. улучшил нижнюю границу до ${\displaystyle m(n)=\Omega (n^{1/3-\epsilon }2^{n})}$, куда ${\displaystyle \epsilon }$ - произвольное малое положительное число. В 2000 году Радхакришнан и Шринивасан улучшили нижнюю границу до ${\displaystyle m(n)=\Omega (2^{n}\cdot {\sqrt {n/\log n}})}$. Они использовали умный вероятностный алгоритм.

Смотрите также

• Теорема Сильвестра – Галлаи § Цветные точки
• Задайте задачу разделения

Рекомендации

1. Бернштейн, Ф. (1908), "Zur theorie der trigonometrische Reihen", Лейпц. Бер., 60: 325–328.
2. Ловас, Ласло; Пламмер, М. (1986), Теория соответствия, Анналы дискретной математики, 29, Северная Голландия, ISBN  0-444-87916-1, МИСТЕР  0859549
3. Бек, Дж. (1978), «О 3-хроматических гиперграфах», Дискретная математика, 24 (2): 127–137, Дои:10.1016 / 0012-365X (78) 90191-7, МИСТЕР  0522920

• Эрдеш, Пол (1963), "Об одной комбинаторной проблеме", Нордиск Мат. Tidskr., 11: 5–10
• Эрдеш, П. (1964). «О комбинаторной задаче. II». Acta Mathematica Academiae Scientiarum Hungaricae. 15 (3–4): 445–447. Дои:10.1007 / BF01897152.
• Шмидт, В. М. (1964). "Ein kombinatorisches Problem von P. Erds und A. Hajnal". Acta Mathematica Academiae Scientiarum Hungaricae. 15 (3–4): 373–374. Дои:10.1007 / BF01897145.
• Сеймур, Пол (1974), "Заметка о комбинаторной проблеме Эрдеша и Хайнала", Бюллетень Лондонского математического общества, 8 (4): 681–682, Дои:10.1112 / jlms / s2-8.4.681.
• Тофт, Бьярн (1975), "О цветно-критических гиперграфах", в Хайнал, А.; Радо, Ричард; Сос, Вера Т. (ред.), Бесконечные и конечные множества: Полу Эрдёшу в его 60-летие, North Holland Publishing Co., стр. 1445–1457..
• Мэннинг, Г. М. (1995), "Некоторые результаты по м(4) проблема Эрдеша и Хайнала », Объявления об электронных исследованиях Американского математического общества, 1 (3): 112–113, Дои:10.1090 / S1079-6762-95-03004-6.
• Бек, Дж. (1978), "О 3-хроматических гиперграфах", Дискретная математика, 24 (2): 127–137, Дои:10.1016 / 0012-365X (78) 90191-7.
• Радхакришнан, Дж .; Сринивасан, А. (2000), «Улучшенные границы и алгоритмы раскраски гиперграфа 2», Случайные структуры и алгоритмы, 16 (1): 4–32, Дои:10.1002 / (SICI) 1098-2418 (200001) 16: 1 <4 :: AID-RSA2> 3.0.CO; 2-2.
• Миллер, Э. В. (1937), "Об одном свойстве семейств множеств", Комп. Ренд. Варсовье, 30: 31–38.
• Эрдеш, П.; Хайнал, А. (1961), «Об одном свойстве семейств множеств», Acta Math. Акад. Sci. Подвешенный., 12 (1–2): 87–123, Дои:10.1007 / BF02066676.
• Abbott, H.L .; Хансон, Д. (1969), "Об одной комбинаторной проблеме Эрдеша", Канадский математический бюллетень, 12 (6): 823–829, Дои:10.4153 / CMB-1969-107-х
• Остергард, Патрик Р. Дж. (30 января 2014 г.). «О минимальном размере 4-однородных гиперграфов без свойства B». Дискретная прикладная математика. 163, Часть 2: 199–204. Дои:10.1016 / j.dam.2011.11.035.

.