勵志

勵志人生知識庫

小明定理

小明定理,也稱為明蒂定理(Minty theorem),是反映圖的內在基本組合結構的一個重要定理。該定理的表述如下:

對於給定的有向圖,如果其弧以黑、綠、紅三色著色,其中指定一條弧為黑色,其他弧任意著色,那麼至少以下兩種情況之一必然發生:

存在一個包含指定黑色弧的由黑、紅兩色弧組成的圈(稱為紅黑圈),且該圈上所有黑色弧的方向相同;

存在一個包含指定黑色弧的由黑、綠兩色弧組成的圈(稱為綠黑圈),且該圈上所有黑色弧的方向相同。

此外,明蒂定理也可以推廣到無向圖和擬陣理論中。在最大流最小割理論中,該定理有著重要的套用。

證明概要:

首先證明上述兩種情況不會同時發生。

假設存在一個紅黑圈和一個綠黑圈,通過構造反例,可以證明這種情況下存在矛盾。

一般地,設已經有一個紅黑圈或綠黑圈,然後通過疊代過程,最終會遇到上述兩種情況之一。

明蒂定理不僅在組合學(圖與超圖)領域有著重要的影響,也在其他數學分支如最大流最小割理論中發揮著關鍵作用。