المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

الرياضيات
عدد المواضيع في هذا القسم 9764 موضوعاً
تاريخ الرياضيات
الرياضيات المتقطعة
الجبر
الهندسة
المعادلات التفاضلية و التكاملية
التحليل
علماء الرياضيات

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر

الأفعال التي تنصب مفعولين
23-12-2014
صيغ المبالغة
18-02-2015
اولاد الامام الحسين (عليه السلام)
3-04-2015
الجملة الإنشائية وأقسامها
26-03-2015
معاني صيغ الزيادة
17-02-2015
انواع التمور في العراق
27-5-2016

Graph Genus  
  
2046   08:40 صباحاً   date: 24-4-2022
Author : Battle, J.; Harary, F.; and Kodama, Y
Book or Source : "Every Plane Graph with Nine Points has a Nonplanar Complement." Bull. Amer. Math. Soc. 68
Page and Part : ...


Read More
Date: 5-4-2022 1480
Date: 8-4-2022 2542
Date: 29-3-2022 843

Graph Genus

The genus gamma(G) of a graph G is the minimum number of handles that must be added to the plane to embed the graph without any crossings. A graph with genus 0 is embeddable in the plane and is said to be a planar graph. The names of graph classes having particular values for their genera are summarized in the following table (cf. West 2000, p. 266).

gamma class
0 planar graph
1 toroidal graph
2 double-toroidal graph
3 pretzel graph

Every graph has a genus (White 2001, p. 53).

Let S_gamma be a surface of genus gamma. Then if gamma(G)=k for k>0, then G has in embedding in S_k but not in S_i for i<k. Furthermore, G embeds in S_j for all j>=k, as can be seen by adding j-k handles to an embedding of G in S_k (White 2001, p. 52).

The genus of a graph G satisfies

 gamma(G)<=m

(1)

where m is the edge count of G (White 2001, p. 53).

The smallest double-toroidal graph has 9 vertices, and there are no pretzel graphs on eight or fewer vertices.

The genus of a disconnected graph is the sum of the genera of its connected components (Battle et al. 1962, White 2001, p. 55), and the genus of a connected graph is the sum of the genera of its blocks (Battle et al. 1962; White 2001, p. 55; Stahl 1978).

Duke and Haggard (1972; Harary et al. 1973) gave a criterion for the genus of all graphs on 8 and fewer vertices. Define the double-toroidal graphs

B_1 = K_8-K_3

(2)

B_2 = K_8-(2K_2 union P_3)

(3)

B_3 = K_8-K_(2,3),

(4)

where G-H denotes G minus the edges of H. Then for any subgraph G of K_8:

1. gamma(G)=0 if G does not contain a Kuratowski graph (i.e., K_5 or K_(3,3)),

2. gamma(G)=1 if G contains a Kuratowski graph (i.e., is nonplanar) but does not contain any B_i for i=1,2,3,

3. gamma(G)=2 if G contains any B_i for i=1,2,3.

The complete graph K_n has genus

 gamma(K_n)=[((n-3)(n-4))/(12)]

(5)

for n>=3, where [x] is the ceiling function (Ringel and Youngs 1968; Harary 1994, p. 118). The values for n=1, 2, ... are 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, ... (OEIS A000933).

The complete bipartite graph K_(m,n) has genus

 gamma(K_(m,n))=[((m-2)(n-2))/4]

(6)

(Ringel 1965; Beineke and Harary 1965; Harary 1994, p. 119).

The hypercube Q_n has genus

 gamma(Q_n)=1+(n-4)2^(n-3)

(7)

(Ringel 1955; Beineke and Harary 1965; Harary et al. 1988; Harary 1994, p. 119). The values for n=1, 2, ... are 0, 0, 0, 1, 5, 17, 49, 129, ... (OEIS A000337).


REFERENCES

Battle, J.; Harary, F.; and Kodama, Y. "Every Plane Graph with Nine Points has a Nonplanar Complement." Bull. Amer. Math. Soc. 68, 569-571, 1962

Battle, J.; Harary, F.; Kodama, Y.; and Youngs, J. W. T. "Additivity of the Genus of a Graph." Bull. Amer. Math. Soc. 68, 565-568, 1962.

Beineke, L. W. and Harary, F. "Inequalities Involving the Genus of a Graph and Its Thickness." Proc. Glasgow Math. Assoc. 7, 19-21, 1965.

Beineke, L. W. and Harary, F. "The Genus of the n-Cube." Canad. J. Math. 17, 494-496, 1965.

Duke, R. A.; and Haggard, G. "The Genus of Subgraphs of K_8." Israel J. Math. 11, 452-455, 1972.

Harary, F. Graph Theory. Reading, MA: Addison-Wesley, 1994.

Harary, F.; Kainen, P. C.; Schwenk, A. J.; and White, A. T. "A Maximal Toroidal Graph Which Is Not a Triangulation." Math. Scand. 33, 108-112, 1973.

Harary, F. and Kodama, Y. "On the Genus of an n-Connected Graph." Fund. Math. 54, 7-13, 1964.

Harary, F. and Palmer, E. M. Graphical Enumeration. New York: Academic Press, p. 225, 1973.

Harary, F. and Palmer, E. M. "A Survey of Graph Enumeration Problems." In A Survey of Combinatorial Theory (Ed. J. N. Srivastava). Amsterdam: North-Holland, pp. 259-275, 1973.

Harary, F.; Hayes, J. P.; and Wu, H.-J. "A Survey of the Theory of Hypercube Graphs." Comput. Math. Appl. 15, 277-289, 1988.

Heawood, P. J. "Map Colour Theorems." Quart. J. Math. 24, 332-338, 1890.

Heffter, L. "Über das Problem der Nachbargebiete." Ann. Math. 38, 477-508, 1891.

Jungerman, M. and Ringel, G. "The Genus of the n-Octahedron: Regular Cases." J. Graph Th. 2, 69-75, 1978.

Mayer, J. "Le problème des régions voisines sur les surfaces closes orientables." J. Combin. Th. 6, 177-195, 1969.

Ringel, G. Färbungsprobleme auf Flachen und Graphen. Berlin: Deutsche Verlag der Wissenschaften, 1962.

Ringel, G. "Das Geschlecht des vollständiger Paaren Graphen." Abh. Math. Sem. Univ. Hamburg 28, 139-150, 1965.

Ringel, G. "Über drei kombinatorische Probleme am n-dimensionalen Würfel und Würfelgitter." Abh. Math. Sem. Univ. Hamburg 20, 10-19, 1955.

Ringel, G. and Youngs, J. W. T. "Solution of the Heawood Map-Coloring Problem." Proc. Nat. Acad. Sci. USA 60, 438-445, 1968.

Ringel, G. and Youngs, J. W. T. "Remarks on the Heawood Conjecture." In Proof Techniques in Graph Theory (Ed. F. Harary). New York: Academic Press, 1969.

Skiena, S. Implementing Discrete Mathematics: Combinatorics and Graph Theory with Mathematica. Reading, MA: Addison-Wesley, p. 251, 1990.

Sloane, N. J. A. Sequences A000337/M3874 and A000933/M0503 in "The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences."Stahl, S. "The Embedding of a Graph--A Survey." J. Graph Th. 2, 275-298, 1978.

West, D. B. "Surfaces of Higher Genus." Introduction to Graph Theory, 2nd ed. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, pp. 266-269, 2000.

White, A. T. "Imbedding Problems in Graph Theory." Ch. 6 in Graphs of Groups on Surfaces: Interactions and Models (Ed. A. T. White). Amsterdam, Netherlands: Elsevier, pp. 49-72, 2001.




الجبر أحد الفروع الرئيسية في الرياضيات، حيث إن التمكن من الرياضيات يعتمد على الفهم السليم للجبر. ويستخدم المهندسون والعلماء الجبر يومياً، وتعول المشاريع التجارية والصناعية على الجبر لحل الكثير من المعضلات التي تتعرض لها. ونظراً لأهمية الجبر في الحياة العصرية فإنه يدرّس في المدارس والجامعات في جميع أنحاء العالم. ويُعجب الكثير من الدارسين للجبر بقدرته وفائدته الكبيرتين، إذ باستخدام الجبر يمكن للمرء أن يحل كثيرًا من المسائل التي يتعذر حلها باستخدام الحساب فقط.وجاء اسمه من كتاب عالم الرياضيات والفلك والرحالة محمد بن موسى الخورازمي.


يعتبر علم المثلثات Trigonometry علماً عربياً ، فرياضيو العرب فضلوا علم المثلثات عن علم الفلك كأنهما علمين متداخلين ، ونظموه تنظيماً فيه لكثير من الدقة ، وقد كان اليونان يستعملون وتر CORDE ضعف القوسي قياس الزوايا ، فاستعاض رياضيو العرب عن الوتر بالجيب SINUS فأنت هذه الاستعاضة إلى تسهيل كثير من الاعمال الرياضية.

تعتبر المعادلات التفاضلية خير وسيلة لوصف معظم المـسائل الهندسـية والرياضـية والعلمية على حد سواء، إذ يتضح ذلك جليا في وصف عمليات انتقال الحرارة، جريان الموائـع، الحركة الموجية، الدوائر الإلكترونية فضلاً عن استخدامها في مسائل الهياكل الإنشائية والوصف الرياضي للتفاعلات الكيميائية.
ففي في الرياضيات, يطلق اسم المعادلات التفاضلية على المعادلات التي تحوي مشتقات و تفاضلات لبعض الدوال الرياضية و تظهر فيها بشكل متغيرات المعادلة . و يكون الهدف من حل هذه المعادلات هو إيجاد هذه الدوال الرياضية التي تحقق مشتقات هذه المعادلات.