agt_exercise/übung_9/aufgabe_1.tex
2026-06-21 21:53:57 +02:00

50 lines
1.7 KiB
TeX

\section{Dreifärbarkeit}
\begin{tasks}
\item
Siehe \autoref{fig:1a}.
\points{1}
\begin{figure}
\centering
\includegraphics[page=1, width=0.5\textwidth]{figures.pdf}
\caption{Dreifärbung des Sterngraphs.}
\label{fig:1a}
\end{figure}
\item
Da die Knoten, die zwei Türme miteinander verbinden, die selbe Farbe haben,
kann man zwischen zwei Türme einen weiteren Turm einfügen, der die
Färbbarkeitsregeln nicht verletzt.
Die Knoten mit Grad 2 im Sterngraphen sind die Spitzen der Türme.
Da die Turmverbindungsknoten alle die selbe Farbe haben müssen und die
zu ihnen ajazenten Knoten jeweils unterschiedlich gefärbt sein müssen,
da sie selbst adjazent zueinander sind, müssen die Spitzen die letzte
freie Farbe bekommen.
\points{2}
\item
Um das Problem 3COL auf das Problem 3COL4 zu reduzieren, müssen wir
dafür sorgen, dass Knoten mit Grad größer $4$ so aufgelöst werden, dass
sie maximal Grad $4$ haben.
Dazu machen wir uns zu nutze, dass der Sterngraph beliebig erweiterbar
ist und somit beliebig viele Knoten mit Grad $2$ hat, die alle die
selbe Farbe haben müssen.
Einen Knoten $v$ mit Grad $m > 4$ ersetzen wir durch einen Stern mit $m$
Zacken. Die zu $v$ adjazenten Kanten verbinden wir mit den Spitzen des
Sterns.
Jetzt haben wir einen Graphen mit Maximalgrad $4$ auf dem wir \alg*{Test3COL4}
anwenden können.
Beim Rückübersetzen können wir die Sterne wieder durch einen einzigen Knoten
ersetzen, der die Farbe der Spitzen hat. Da diese die selbe Farbe haben,
verletzt das nicht die Färbbarkeitsregel.
Da 3COL NP-vollständig ist, muss also 3COL4 und insbesondere auch \alg*{Test3COL4}
auch NP-vollständig sein.
\points{4}
\end{tasks}