ご注文は数オリですか?

問題一覧へ戻る

#61
組み合わせ
★★☆☆☆

ある国は n2 個の都市からなり, どの 2 都市についてもそれらを双方向に結ぶ航空路線が開設されている. 政府はいくつかの航空会社に以下の条件をみたすようにこれらの航空路線を割り当てることにした:

  • それぞれの航空路線は, ちょうど一つの航空会社に割り当てられる.
  • どの 2 都市の組についても, 各航空会社に割り当てられた路線のみを用いて行き来できる.

このとき, 割り当てに関与できる航空会社の数としてありえる最大値を求めよ.

馬杉:無向グラフの彩色?
宿田:任意の二頂点間をどの色でも辿れる
渡辺:どのairlineも n1 本のairwayを持つ
宿田:これあと構成するだけ?
渡辺n/2 で抑えられたね
馬杉:帰納法とか使えないの?
宿田n=6 作れた、もうなんか出来てそう (todo:図を追加)
馬杉:直接作った方が早いか
宿田:偶数、同様に出来ます…
馬杉:奇数も出来るか
宿田:偶数に 1 頂点足せば (※編注:ウニグラフを追加)

  • 最大値・最小値を求める問題は、基本的に「構成による評価」と「考察による評価」の2フェーズ

都市を頂点として航空路線を辺とした無向グラフを考える. m頂点からなる連結な無向グラフは (m1) 本以上の辺をもつことから, すべての航空会社は (n1) 本以上の辺をもつ. 辺の総数は高々 n(n1)/2 本だから航空会社の数は n/2 以下である.

[n/2] の航空会社について条件をみたす辺の割り当て方が存在することを示す. 以下, n 個の頂点を 1,2,n とし, 番号に関する加法減法は modn で考える. k を正の整数とする. n=2k のとき, i=1,2,k , j=1,2,2k1 に対し, i 番目の航空会社の j 番目の辺に, j が奇数のときは, ij12i+j+12 を結ぶ辺を, j が偶数のときは, i(j/2)i+(j/2) を結ぶ辺を割り当てる. これが条件をみたすことは確認できる. n=2k+1 のとき, 頂点 0,1,2k1 の間の辺を n=2k の場合と同様に k 個の航空会社に割り当て, これに加えて i=1,2,k に対して, i 番目の航空会社に 2ki を結ぶ辺を割り当てればよい. 以上より [n/2] の航空会社について条件をみたす辺の割り当て方が存在し, 求める最大値は [n/2] である.