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图的广义特征多项式与电阻距离的研究

薛亮元

图的广义特征多项式与电阻距离的研究

薛亮元1
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作者信息

  • 1. 兰州理工大学
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摘要

图谱理论和电阻距离是图论中的重要分支,在计算机科学、通信、物理、量子化学、生命科学等领域应用广泛。设M是n×n阶矩阵, In是与M同阶的单位矩阵,则M的特征多项式定义为:ψ(M,x) det(xIn-M)。图的谱是指图的相关矩阵的所有特征根及其重数的集合。设图G有n个顶点,矩阵A、D、L、Q、L%分别是图G的邻接矩阵、度矩阵、Laplacian矩阵、signless Laplacian矩阵以及规范化Laplacian矩阵,图的广义特征多项式定义为:φ(x,t) det(xIn-(A-tD))。当t=0时,有ψ(A, x)=φ(x,0);t=1时,有ψ(L, x)=(-1)∣V∣φ(-x,1);t=-1时,有ψ(Q, x)=φ(x,-1);t=-x+1时,有ψ(L%, x)=(-1)∣V∣φ(0,-x+1)/det(D)。广义特征多项式将邻接特征多项式、Laplacian 特征多项式、signless Laplacian 特征多项式以及规范化 Laplacian特征多项式整合在一起,从而降低了计算工作量。 图G中的边用一个有效的单位电阻来代替,构造出相应的电网络,电网络中任意两点间的有效电阻就表示图G中相应节点之间的电阻距离。电阻距离是定义在图中的一个距离度量,也是图的重要不变量,图中所有点对之间的电阻距离之和为图的Kirchhoff指数。 本文研究的几类图:由图G1和图G2得到的边剖分点冠图G1∨G2、边剖分边冠图G1(A)G2、点剖分联图G1▽G2、边剖分联图G1◇G2。通过图的广义矩阵得到图的广义特征多项式,进而求得边剖分点冠图G1∨G2和边剖分边冠图G1(A)G2的各类谱。解决了这几类复杂图难于求谱的问题,同时给出了点剖分联图G1▽G2、边剖分联图G1◇G2的电阻距离。作为应用,计算了图的生成树数目、Kirchhoff指数,求得了几类能量。本文的主要成果如下: (1) 给出了边剖分点冠图G1∨G2、边剖分边冠图G1(A)G2的广义特征多项式、邻接特征多项式、Laplacian 特征多项式、signless Laplacian 特征多项式、规范化Laplacian特征多项式及各类谱; (2) 给出了边剖分点冠图 G1∨G2、边剖分边冠图G1(A)G2的几类能量公式、Kirchhoff指数、生成树数目以及广义同谱图; (3) 给出了点剖分联图G1▽G2和边剖分联图G1◇G2的任意两点之间的电阻距离计算公式和Kirchhoff指数,并给出了点剖分联图P3▽P2和边剖分联图C3◇P2的广义逆矩阵和电阻距离矩阵。

关键词

图论/图谱理论/广义特征多项式/电阻距离/Laplacian矩阵/广义逆

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授予学位

硕士

学科专业

计算机应用技术

导师

卢鹏丽

学位年度

2018

学位授予单位

兰州理工大学

语种

中文

中图分类号

O1
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