Многочле́н Та́тта (або многочлен Татта — Вітні) — многочлен від двох змінних, що відіграє значну роль у теорії графів; визначений для будь-якого неорієнтованого графа і містить інформацію, наскільки граф зв'язний. Стандартне позначення .
Спочатку вивчався в алгебричній теорії графів як конструкція для узагальнення задач підрахунку, пов'язаних з розфарбовуванням графів і ніде не нульовими потоками, згодом виявлено зв'язок із многочленом Джонса з теорії вузлів та статистичними сумами [en] статистичної фізики. Многочлен є джерелом деяких [en] інформатики.
Багаточлен має кілька еквівалентних визначень: він еквівалентний многочлену рангу Вітні[⇨], дихроматичному многочлену Татта[⇨] та моделі випадкових кластерів Фортюена — Кастелейна (після незначного перетворення)[⇨]. Многочлен, по суті, є функцією для числа ребер множин заданого розміру і зв'язних компонент і має пряме узагальнення в теорії матроїдів. Многочлен є також для графів інваріантом найзагальнішого вигляду, який можна визначити рекурсією видалення стягування[⇨]. Деякі книги з теорії графів і матроїдів присвячують цілі розділи цьому поняттю.
Визначення
Для неорієнтованого графа многочлен Татта визначається як:
- ,
де — число компонент зв'язності графа . З визначення видно, що многочлен цілком визначений і поліноміальний за і за .
Те ж визначення можна дати в інших позначеннях, якщо позначити через ранг графа . Тоді твірна функція Вітні для рангу визначається як:
- .
Дві функції еквівалентні, що можна показати простою заміною змінних:
Дихроматичний многочлен Татта є результатом іншого простого перетворення:
- .
Оригінальне визначення Татта для зв'язного графа еквівалентне (але цю еквівалентність показати технічно складніше):
де означає кількість кістякових дерев «внутрішньої активності та зовнішньої активності ».
Третє визначення використовує рекурсію видалення — стягування. Стягування ребра графа — це граф, отриманий злиттям вершин і та видаленням ребра , а запись означає видалення тільки ребра . Тоді многочлен Татта визначається рекурсією:
- ,
якщо не є ні петлею, ні мостом, з базовим випадком:
- ,
якщо містить мостів та петель та жодних інших ребер. Зокрема , якщо не містить ребер.
Модель випадкових кластерів Фортюена — Кастелейна дає інше еквівалентне визначення:
еквівалентний при перетворенні:
Властивості
Многочлен Татта розкладається на зв'язні компоненти — якщо є об'єднанням графів і , що не перетинаються, то:
- .
Якщо — планарний, а позначає його двоїстий граф, то:
Зокрема, хроматичний многочлен планарного графа є потоковим многочленом його двоїстого.
Приклади
Ізоморфні графи мають ті самі многочлени Татта, але протилежне хибне. Наприклад, многочлен Татта будь-якого дерева з ребрами дорівнює .
Многочлени Татта часто публікують у вигляді таблиці коефіцієнтів членів у рядку та стовпці . Наприклад, многочлен Татта графа Петерсена,
Записується у вигляді такої таблиці:
0 | 36 | 84 | 75 | 35 | 9 | 1 |
36 | 168 | 171 | 65 | 10 | ||
120 | 240 | 105 | 15 | |||
180 | 170 | 30 | ||||
170 | 70 | |||||
114 | 12 | |||||
56 | ||||||
21 | ||||||
6 | ||||||
1 |
Інший приклад, многочлен Татта графа октаедра дорівнює:
Історія
Інтерес Вільяма Татта до формули видалення-стягування виник у дні його студентства в Триніті-коледжі (Кембридж) і викликаний досконалими прямокутниками й кістяковими деревами. Він часто використовував формулу в дослідженнях і «дивувався, коли виявляв інші цікаві функції на графах, інваріантні відносно ізоморфізмів, зі схожими рекурсивними формулами». Рональд Фостер зазначив, що хроматичний многочлен є однією з таких функцій, а Татт почав виявляти інші. Оригінальною термінологією для інваріантів графів, що задовольняють рекурсії видалення-стягування була W-функція, а термін V-функція він використав для множення компонент. Татт писав: «Бавлячись із W-функціями, я отримав многочлен від двох змінних, з якого можна було отримати хроматичний многочлен або потоковий многочлен, присвоївши одній змінній нуль та поправивши знаки». Татт назвав цю функцію дихроматичною і показав, що вона є узагальненням хроматичного многочлена на дві змінні, але цей многочлен зазвичай згадують як многочлен Татта. За словами Татта, «Це могло бути неприємно [en], який використовував аналогічні коефіцієнти і не пробував пристосувати їх для двох змінних». (Існує плутанина між терміном «біхромат» і дещо відмінним «біхроматичним многочленом», який Татт увів у іншій статті.) Узагальнення многочлена Татта для матроїдів опублікував Крапо, хоча воно вже з'являлося в тезах Татта.
Незалежно, працюючи в галузі алгебричної теорії графів, Поттс почав 1952 року вивчати статистичні суми деяких моделей статистичної механіки. У роботі 1972 року про модель випадкових кластерів, узагальнення [en], Фортюен і Кастелльон дали об'єднаний вираз, який показав зв'язок цієї моделі з многочленом Татта.
Спеціалізації
У різних точках та прямих площини многочлен Татта дає значення, які окремо вивчаються в різних галузях математики і фізики. Частково привабливість многочлена Татта викликана поєднанням методу аналізу цих величин.
Хроматичний многочлен
При многочлен Татта перетворюється на хроматичний многочлен,
де позначає кількість зв'язних компонент графа .
Для цілого значення хроматичного многочлена дорівнює кількості розфарбувань вершин графа за використання кольорів. Зрозуміло, що не залежить від набору кольорів. Менш ясно, що функція є багаточленом від із цілими коефіцієнтами. Щоб це зрозуміти, зауважимо:
- Якщо граф має вершин і не має ребер, то .
- Якщо граф містить петлю (ребро, що з'єднує вершину з тією самою вершиною), то .
- Якщо — ребро, яке не є петлею, то
Ці три умови дозволяють обчислити послідовними видаленнями та стягуваннями. Однак ці операції не дають гарантії, що різна послідовність операцій призведе до того ж результату. Єдиність гарантується фактом, що підраховує речі, незалежні від рекурсії. Зокрема,
дає кількість ациклічних орієнтацій.
Многочлен Джонса
Уздовж гіперболи многочлен Татта планарного графа зводиться до многочлена Джонса пов'язаного альтернованого вузла.
Індивідуальні точки
(2,1)
підраховують кількість дерев, тобто число ациклічних підмножин ребер.
(1,1)
підраховує кількість кістяків (ациклічних підграф з тим самим числом компонент зв'язності, що й у графа ). Якщо граф зв'язний, підраховує кількість кістякових дерев.
(1,2)
підраховує кількість кістякових підграфів із таким самим числом компонент зв'язності, що й у графа .
(2,0)
підраховує кількість графа .
(0,2)
підраховує число строго зв'язних орієнтацій графа .
(0,-2)
Якщо граф є 4-регулярним графом, то
підраховує кількість ациклічних орієнтацій графа . Тут — число зв'язних компонент графа .
(3,3)
Якщо граф є -решіткою, то підраховує кількість шляхів замощення прямокутника із шириною та всотою плитками T-тетраміно.
Якщо граф планарний, то дорівнює сумі зважених ейлерових орієнтацій у серединному графі графа де вага дорівнює від 2 до числа сідлових вершин орієнтації (тобто число вершин з ребрами в циклічному порядку «in, out, in out»[]).
Моделі Поттса та Ізінга
Для гіперболи на площині :
многочлен Татта зводиться до статистичної суми моделі Ізінга, що вивчається в статистичній фізиці. Зокрема, вздовж гіперболи двійка пов'язана з рівнянням:
- .
Зокрема:
для всіх комплексних .
Загальніше, якщо для будь-якого додатного визначити гіперболу:
- ,
то многочлен Татта зводиться до статистичної суми [en] з станами. Різні фізичні величини, аналізовані за допомогою моделі Поттса, перетворюються на конкретні частини .
Модель Поттса | Многочлен Татта |
---|---|
Феромагнетик | Додатна гілка |
Антиферомагнетики | Від'ємна гілка при |
Висока температура | Асимптота до |
Низькотемпературні феромагнетики | Асимптота додатної гілки до |
Ферромагентики нульової температури | Розфарбування графа в q кольорів, тобто, |
Потоковий многочлен
При многочлен Татта перетворюється на потоковий многочлен, що вивчається в комбінаториці. Для зв'язного неорієнтованого графа і цілого числа ніде не нульовий -потік є призначенням значень «потоку» ребрам довільної орієнтації графа , так що сума потоків входу та виходу в кожній вершині конгруентна за модулем . Потоковий многочлен означає число ніде не нульових -потоків. Це значення безпосередньо пов'язане з хроматичним многочленом. Фактично, якщо — планарний граф, хроматичний многочлен графа еквівалентний потоковому многочлену його двоїстого графа у тому сенсі, що має місце таке твердження (Татт):
- .
Зв'язок із многочленом Татта дається рівністю:
- .
Многочлен живучості
При многочлен Татта перетворюється на многочлен живучості, що вивчається в теорії мереж. У зв'язному графі видаляється будь-яке ребро з ймовірністю , що моделює випадкові випадання ребра. Тоді многочлен живучості — це функція , многочлен від , який дає ймовірність, що будь-яка пара вершин у залишається зв'язною після випадання ребра. Зв'язок із многочленом Татта описує рівність
- .
Дихроматичний многочлен
Татт визначив також близьке узагальнення від 2 змінних хроматичного многочлена, дихроматичний многочлен графа:
де — число зв'язних компонент кістякового підграфа . Він пов'язаний із ранговим многочленом Вітні рівністю:
- .
Дихроматичний многочлен не узагальнюється для матроїдів, оскільки не є властивістю матроїдів — різні графи з тим самим матроїдом можуть мати різну кількість компонент зв'язності.
Пов'язані багаточлени
Многочлен Мартіна
Многочлен Мартіна орієнтованого 4-регулярного графа визначив П'єр Мартін 1977 року. Він показав, що якщо — плоский граф та — його орієнтований серединний граф, то
Алгоритми
Формула видалення-стягування
Використання формули видалення-стягування для многочлена Татта
- ,
де не є ні петлею, ні мостом, дає рекурсивний алгоритм обчислення многочлена — вибирається будь-яке відповідне ребро і застосовується формула, доки не залишаться тільки петлі та мости. Одночлени, отриманеі в результаті виконання, легко обчислити.
З точністю до поліноміального множника час виконання цього алгоритму можна виразити в термінах числа вершин та числа ребер графа:
- ,
рекурентне відношення, яке зростає як числа Фібоначчі.
Аналіз можна покращити у величині поліноміального множника числа кістякових дерев вхідного графа. Для розріджених графів з час роботи алгоритму дорівнює . Для регулярних графів степеня число кістякових дерев можна обмежити величиною
- ,
де
- .
Наприклад:
- .
На практиці, щоб уникнути деяких рекурсивних викликів, використовується перевірка на ізоморфізм. Цей підхід добре працює для сильно розріджених графів і графів з багатьма симетріями, при цьому швидкість роботи алгоритму залежить від методу вибору ребра .
Виняток Гауса
У деяких обмежених випадках многочлен Татта можна обчислити за поліноміальний час завдяки тому, що виняток Гауса ефективно обчислює визначник і пфаффіан. Ці алгоритми самі є важливим результатом алгебричної теорії графів і статистичної механіки.
дорівнює числу кістякових дерев зв'язного графа. Його можна обчислити за поліноміальний час як визначник максимальної головної підматриці матриці Кірхгофа графа — ранній результат алгебричної теорії графів, відомий як матрична теорема про дерева. Аналогічно, розмірність простору біциклів можна обчислити за поліноміальний час за допомогою методу винятків Гауса.
Для планарних графів функція розподілу моделі Ізінга, тобто многочлен Татта на гіперболі , можна виразити як пфаффіан і ефективно обчислити за допомогою . Цю ідею розробляли [ru], [en] і [en] для обчислення числа покриттів планарної .
Метод Монте-Карло для ланцюгів Маркова
Використовуючи метод Монте-Карло для ланцюгів Маркова, можна довільно добре апроксимувати многочлен Татта вздовж гілки , еквівалентно, функції розподілу феромагнітної моделі Ізінга. Цей підхід використовує тісний зв'язок між моделлю Ізінга та задачею підрахунку парувань у графі. Ідея цього підходу, що належить Джерраму і Синклеру, полягає в утворенні ланцюга Маркова, стан якого відповідає паруванням вхідного графа. Переходи визначаються вибором ребер випадковим чином і відповідно модифікуються пароування. Отриманий ланцюг Маркова швидко змішується і веде до «досить випадкових» парувань, які можна використати для виявлення функції розподілу, використовуючи випадкову вибірку. Отриманий алгоритм є схемою наближення до поліноміального часу (FPRAS).
Обчислювальна складність
Із многочленом Татта асоціюються деякі обчислювальні задачі. Найочевидніша:
- Вхід
- Граф
- Вихід
- Коефіцієнти
Зокрема, вивід дозволяє обчислити , що еквівалентно підрахунку 3-розфарбувань графа . Ця задача є [en], навіть якщо вона обмежена сімейством планарних графів, так що задача обчислення коефіцієнтів многочлена Татта для даного графа є [en] навіть для планарних графів.
Значно більше уваги приділено сімейству задач, званих Tutte , визначених для будь-якої комплексної пари :
- Вхід
- Граф
- Вихід
- Значення
Складність цієї задачі змінюється залежно від координат .
Точне обчислення
Якщо і — невід'ємні цілі числа, задача належить до [en]. У випадку для цілих пар многочлен Татта містить від'ємні члени, що поміщає задачу в клас складності [en], замикання [en] за відніманням. Для раціональних координат можна визначити раціональний аналог [en].
Обчислювальна складність точного обчислення розпадається на два класи для . Задача #P-складна, якщо тільки не лежить на гіперболі або не є однією з точок
- .
У цих випадках задачу можна розв'язати за поліноміальний час. Якщо задачу обмежено класом планарних графів, то в точках гіперболи задача стає обчислюваною за поліноміальний час. Всі інші точки залишаються #P-складними навіть для двочасткових планарних графів. У статті про дихотомію планарних графів Вертіган стверджує, що той самий результат істинний, якщо накласти додаткові обмеження на графи (степінь вершини не перевищує трьох), крім точки , яка підраховує ніде не нульові -потоки і в якій задачу можна розв'язати за поліноміальний час.
Ці результати містять деякі важливі окремі випадки. Наприклад, задача обчислення функції розподілу моделі Ізінга в загальному випадку #P-складна, хоча алгоритми Онсангера та Фішера розв'язують її для плоских решіток. Також обчислення многочлена Джонса є #P-складною задачею. Нарешті, обчислення числа розфарбувань у чотири кольори планарного графа #P-повне, хоча задача розв'язності тривіальна, зважаючи на теорему про чотири фарби. Для контрасту, легко бачити, що підрахунок числа розфарбувань планарного графа в три кольори є #P-повним, оскільки відомо, що задача розв'язності NP-повна згідно з [en].
Апроксимація
Питання, які точки дозволяють алгоритми апроксимації, добре вивчене. Крім точок, які можна обчислити точно за поліноміальний час, єдиним апроксимаційним алгоритмом, відомим для , є (FPRAS) алгоритм Джеррама та Синклера, який працює для точок на гіперболі Ізінга для . Якщо вхідний граф обмежено до щільних графів зі степенем існує FPRAS-алгоритм, якщо .
Хоча в разі апроксимації ситуація не так добре вивчена, як для точних обчислень, відомо, що великі ділянки площини важко апроксимувати.
Див. також
- [en]
Примітки
- Bollobás, 1998, с. розділ 10.
- Biggs, 1993, с. розділ 13.
- Godsil, Royle, 2004, розд. 15.
- Fortuin, Kasteleyn, 1972.
- Sokal, 2005.
- Sokal, 2005, с. рівн. (2.26).
- Досконалий прямокутник — прямокутник, який можна розбити на квадрати і всі квадрати мають різні розміри
- Tutte, 2004.
- Welsh.
- Farr, 2007.
- Welsh, 1999.
- Las Vergnas, 1980.
- Korn, Pak, 2004.
- Див. статтю Корна і Пака (Korn, Pak, 2003) про комбінаторну інтерпретацію багатьох інших точок.
- Las Vergnas, 1988.
- Welsh, 1993, с. 62.
- Welsh, Merino, 2000.
- Martin, 1977.
- Wilf, 1986, с. 46.
- Sekine, Imai, Tani, 1995.
- Chung, Yau, 1999.
- Björklund, Husfeldt, Kaski, Koivisto, 2008.
- Haggard, Pearce, Royle, 2010.
- Pearce, Haggard, Royle, 2010.
- Jerrum, Sinclair, 1993.
- Goldberg, Jerrum, 2008.
- Jaeger, Vertigan, Welsh, 1990.
- Vertigan, Welsh, 1992.
- Vertigan, 2005.
- Для випадку ≥ 1 і = 1 див. Аннана (Annan, 1994). Для випадку ≥ 1 і > 1, див. статтю Алона, Фріза і Велша (Alon, Frieze, Welsh, 1995).
Література
- Alon N., Frieze A., Welsh D. J. A. Polynomial time randomized approximation schemes for Tutte-Gröthendieck invariants: The dense case // Random Structures and Algorithms. — 1995. — Т. 6, вип. 4. — С. 459–478. — DOI: .
- Annan J. D. A Randomised Approximation Algorithm for Counting the Number of Forests in Dense Graphs // . — 1994. — Т. 3, вип. 3. — С. 273–283. — DOI: .
- Norman Biggs. Algebraic Graph Theory. — 2nd. — Cambridge University Press, 1993. — .
- Andreas Björklund, Thore Husfeldt, Petteri Kaski, Mikko Koivisto. Proc. of the 47th annual IEEE Symposium on Foundations of Computer Science (FOCS 2008). — 2008. — С. 677–686. — . — DOI:
- Béla Bollobás. Modern Graph Theory. — Springer, 1998. — .
- Fan Chung, S.-T. Yau. Coverings, heat kernels and spanning trees // . — 1999. — Т. 6. — С. R12.
- Henry H. Crapo. The Tutte polynomial // Aequationes Mathematicae. — 1969. — Т. 3, вип. 3. — С. 211–229. — DOI: .
- Graham E. Farr. Combinatorics, complexity, and chance. A tribute to Dominic Welsh / Geoffrey Grimmett, Colin McDiarmid. — Oxford University Press, 2007. — Т. 34. — С. 28–52. — (Oxford Lecture Series in Mathematics and its Applications) — .
- Cees M. Fortuin, Pieter W. Kasteleyn. On the random-cluster model: I. Introduction and relation to other models. — [en]. — Elsevier, 1972. — Т. 57. — С. 536–564. — DOI:
- Chris Godsil, Gordon Royle. Algebraic Graph Theory. — Springer, 2004. — .
- Leslie Ann Goldberg, Mark Jerrum. Inapproximability of the Tutte polynomial // . — 2008. — Т. 206, вип. 7. — С. 908–929. — DOI: .
- Gary Haggard, David J. Pearce, Gordon Royle. Computing Tutte polynomials // . — 2010. — Т. 37, вип. 3. — С. Art. 24, 17. — DOI: .
- F. Jaeger, D. L. Vertigan, D. J. A. Welsh. On the computational complexity of the Jones and Tutte polynomials // . — 1990. — Т. 108. — С. 35–53. — DOI: .
- Mark Jerrum, Alistair Sinclair. Polynomial-time approximation algorithms for the Ising model // . — 1993. — Т. 22, вип. 5. — С. 1087–1116. — DOI: .
- Michael Korn, Igor Pak. Combinatorial evaluations of the Tutte polynomial. — 2003.
- Michael Korn, Igor Pak. Tilings of rectangles with T-tetrominoes // [en]. — 2004. — Т. 319, вип. 1–3. — С. 3–27. — DOI: .
- Michel Las Vergnas. Convexity in oriented matroids // . — 1980. — Т. 29, вип. 2. — С. 231–243. — (Series B). — ISSN 0095-8956. — DOI: .
- Michel Las Vergnas. On the evaluation at (3, 3) of the Tutte polynomial of a graph // . — 1988. — Т. 45, вип. 3. — С. 367–372. — (Series B). — ISSN 0095-8956. — DOI: .
- Pierre Martin. Enumérations Eulériennes dans les multigraphes et invariants de Tutte-Grothendieck. — , 1977. — (Ph.D. thesis)
- David J. Pearce, Gary Haggard, Gordon Royle. Edge-selection heuristics for computing Tutte polynomials // Chicago Journal of Theoretical Computer Science. — 2010. — С. Article 6, 14.
- Kyoko Sekine, Hiroshi Imai, Seiichiro Tani. Algorithms and computations (Cairns, 1995). — Springer, 1995. — Т. 1004. — С. 224–233. — () — DOI:
- Alan D. Sokal. Surveys in Combinatorics / Bridget S. Webb. — Cambridge University Press, 2005. — Т. 327. — С. 173–226. — (London Mathematical Society Lecture Note Series) — DOI:
- . Graph Theory. — Cambridge University Press, 2001. — .
- W. T. Tutte. Graph-polynomials // . — 2004. — Т. 32, вип. 1–2. — С. 5–9. — DOI: .
- D. L. Vertigan, D. J. A. Welsh. The Computational Complexity of the Tutte Plane: the Bipartite Case // . — 1992. — Т. 1, вип. 2. — С. 181–187. — DOI: .
- Dirk Vertigan. The Computational Complexity of Tutte Invariants for Planar Graphs // . — 2005. — Т. 35, вип. 3. — С. 690–712. — DOI: .
- D. J. A. Welsh. Matroid Theory. — , 1976. — .
- Dominic Welsh. Complexity: Knots, Colourings and Counting. — Cambridge University Press, 1993. — (London Mathematical Society Lecture Note Series) — .
- Dominic Welsh. The Tutte polynomial. — Random Structures & Algorithms. — , 1999. — Т. 15. — С. 210–228. — DOI:
- Welsh D. J. A., Merino C. The Potts model and the Tutte polynomial // Journal of Mathematical Physics. — 2000. — Т. 41, вип. 3. — DOI: .
- Herbert S. Wilf. Algorithms and complexity. — Prentice Hall, 1986. — .
Посилання
- Hazewinkel, Michiel, ред. (2001), Tutte polynomial, Математична енциклопедія, , ISBN
- Weisstein, Eric W. Многочлен Татта(англ.) на сайті Wolfram MathWorld.
- PlanetMath
- Steven R. Pagano:
- Sandra Kingan: Matroid theory. Lots of links.
- Code for computing Tutte, Chromatic and Flow Polynomials by Gary Haggard, David J. Pearce and Gordon Royle: [1][недоступне посилання з мая 2021]
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Mnogochle n Ta tta abo mnogochlen Tatta Vitni mnogochlen vid dvoh zminnih sho vidigraye znachnu rol u teoriyi grafiv viznachenij dlya bud yakogo neoriyentovanogo grafa i mistit informaciyu naskilki graf zv yaznij Standartne poznachennya T G displaystyle T G Mnogochlen x 4 x 3 x 2 y displaystyle x 4 x 3 x 2 y ye bagatochlenom Tatta grafa golova bika Chervona liniya pokazuye peretin iz ploshinoyu y 0 displaystyle y 0 ta ekvivalentna hromatichnomu mnogochlenu Spochatku vivchavsya v algebrichnij teoriyi grafiv yak konstrukciya dlya uzagalnennya zadach pidrahunku pov yazanih z rozfarbovuvannyam grafiv i nide ne nulovimi potokami zgodom viyavleno zv yazok iz mnogochlenom Dzhonsa z teoriyi vuzliv ta statistichnimi sumami en statistichnoyi fiziki Mnogochlen ye dzherelom deyakih en informatiki Bagatochlen maye kilka ekvivalentnih viznachen vin ekvivalentnij mnogochlenu rangu Vitni dihromatichnomu mnogochlenu Tatta ta modeli vipadkovih klasteriv Fortyuena Kastelejna pislya neznachnogo peretvorennya Mnogochlen po suti ye funkciyeyu dlya chisla reber mnozhin zadanogo rozmiru i zv yaznih komponent i maye pryame uzagalnennya v teoriyi matroyidiv Mnogochlen ye takozh dlya grafiv invariantom najzagalnishogo viglyadu yakij mozhna viznachiti rekursiyeyu vidalennya styaguvannya Deyaki knigi z teoriyi grafiv i matroyidiv prisvyachuyut cili rozdili comu ponyattyu ViznachennyaDlya neoriyentovanogo grafa G V E displaystyle G V E mnogochlen Tatta viznachayetsya yak T G x y A E x 1 k A k E y 1 k A A V displaystyle T G x y sum nolimits A subseteq E x 1 k A k E y 1 k A A V de k A displaystyle k A chislo komponent zv yaznosti grafa V A displaystyle V A Z viznachennya vidno sho mnogochlen T G displaystyle T G cilkom viznachenij i polinomialnij za x displaystyle x i za y displaystyle y Te zh viznachennya mozhna dati v inshih poznachennyah yaksho poznachiti cherez r A V k A displaystyle r A V k A rang grafa V A displaystyle V A Todi tvirna funkciya Vitni dlya rangu viznachayetsya yak R G u v A E u r E r A v A r A displaystyle R G u v sum nolimits A subseteq E u r E r A v A r A Dvi funkciyi ekvivalentni sho mozhna pokazati prostoyu zaminoyu zminnih T G x y R G x 1 y 1 displaystyle T G x y R G x 1 y 1 Dihromatichnij mnogochlen Tatta Q G displaystyle Q G ye rezultatom inshogo prostogo peretvorennya T G x y x 1 k G Q G x 1 y 1 displaystyle T G x y x 1 k G Q G x 1 y 1 Originalne viznachennya Tatta T G displaystyle T G dlya zv yaznogo grafa G displaystyle G ekvivalentne ale cyu ekvivalentnist pokazati tehnichno skladnishe T G x y i j t i j x i y j displaystyle T G x y sum nolimits i j t ij x i y j de t i j displaystyle t ij oznachaye kilkist kistyakovih derev vnutrishnoyi aktivnosti i displaystyle i ta zovnishnoyi aktivnosti j displaystyle j Tretye viznachennya vikoristovuye rekursiyu vidalennya styaguvannya Styaguvannya rebra G u v displaystyle G uv grafa G displaystyle G ce graf otrimanij zlittyam vershin u displaystyle u i v displaystyle v ta vidalennyam rebra u v displaystyle uv a zapis G u v displaystyle G uv oznachaye vidalennya tilki rebra u v displaystyle uv Todi mnogochlen Tatta viznachayetsya rekursiyeyu T G T G e T G e displaystyle T G T G e T G e yaksho e displaystyle e ne ye ni petleyu ni mostom z bazovim vipadkom T G x y x i y j displaystyle T G x y x i y j yaksho G displaystyle G mistit i displaystyle i mostiv ta j displaystyle j petel ta zhodnih inshih reber Zokrema T G 1 displaystyle T G 1 yaksho G displaystyle G ne mistit reber Model vipadkovih klasteriv Fortyuena Kastelejna daye inshe ekvivalentne viznachennya Z G q w F E q k F w F displaystyle Z G q w sum nolimits F subseteq E q k F w F ekvivalentnij T G displaystyle T G pri peretvorenni T G x y x 1 k E y 1 V Z G x 1 y 1 y 1 displaystyle T G x y x 1 k E y 1 V cdot Z G Big x 1 y 1 y 1 Big Vlastivosti Mnogochlen Tatta rozkladayetsya na zv yazni komponenti yaksho G displaystyle G ye ob yednannyam grafiv H displaystyle H i H displaystyle H sho ne peretinayutsya to T G T H T H displaystyle T G T H cdot T H Yaksho G displaystyle G planarnij a G displaystyle G poznachaye jogo dvoyistij graf to T G x y T G y x displaystyle T G x y T G y x Zokrema hromatichnij mnogochlen planarnogo grafa ye potokovim mnogochlenom jogo dvoyistogo Prikladi Izomorfni grafi mayut ti sami mnogochleni Tatta ale protilezhne hibne Napriklad mnogochlen Tatta bud yakogo dereva z m displaystyle m rebrami dorivnyuye x m displaystyle x m Mnogochleni Tatta chasto publikuyut u viglyadi tablici koeficiyentiv t i j displaystyle t ij chleniv x i y j displaystyle x i y j u ryadku i displaystyle i ta stovpci j displaystyle j Napriklad mnogochlen Tatta grafa Petersena 36 x 120 x 2 180 x 3 170 x 4 114 x 5 56 x 6 21 x 7 6 x 8 x 9 36 y 84 y 2 75 y 3 35 y 4 9 y 5 y 6 168 x y 240 x 2 y 170 x 3 y 70 x 4 y 12 x 5 y 171 x y 2 105 x 2 y 2 30 x 3 y 2 65 x y 3 15 x 2 y 3 10 x y 4 displaystyle begin aligned 36x amp 120x 2 180x 3 170x 4 114x 5 56x 6 21x 7 6x 8 x 9 amp 36y 84y 2 75y 3 35y 4 9y 5 y 6 amp 168xy 240x 2 y 170x 3 y 70x 4 y 12x 5 y amp 171xy 2 105x 2 y 2 30x 3 y 2 amp 65xy 3 15x 2 y 3 amp 10xy 4 end aligned Zapisuyetsya u viglyadi takoyi tablici 0 36 84 75 35 9 1 36 168 171 65 10 120 240 105 15 180 170 30 170 70 114 12 56 21 6 1 Inshij priklad mnogochlen Tatta grafa oktaedra dorivnyuye 12 y 2 x 2 11 x 11 y 40 y 3 32 y 2 46 y x 24 x y 3 52 x y 2 25 x 2 29 y 4 15 y 5 5 y 6 6 y 4 x 39 y x 2 20 x 3 y 7 8 y x 3 7 x 4 x 5 displaystyle begin aligned amp 12 y 2 x 2 11 x 11 y 40 y 3 32 y 2 46 yx 24 x y 3 52 x y 2 amp 25 x 2 29 y 4 15 y 5 5 y 6 6 y 4 x amp 39 y x 2 20 x 3 y 7 8 y x 3 7 x 4 x 5 end aligned IstoriyaInteres Vilyama Tatta do formuli vidalennya styaguvannya vinik u dni jogo studentstva v Triniti koledzhi Kembridzh i viklikanij doskonalimi pryamokutnikami j kistyakovimi derevami Vin chasto vikoristovuvav formulu v doslidzhennyah i divuvavsya koli viyavlyav inshi cikavi funkciyi na grafah invariantni vidnosno izomorfizmiv zi shozhimi rekursivnimi formulami Ronald Foster zaznachiv sho hromatichnij mnogochlen ye odniyeyu z takih funkcij a Tatt pochav viyavlyati inshi Originalnoyu terminologiyeyu dlya invariantiv grafiv sho zadovolnyayut rekursiyi vidalennya styaguvannya bula W funkciya a termin V funkciya vin vikoristav dlya mnozhennya komponent Tatt pisav Bavlyachis iz W funkciyami ya otrimav mnogochlen vid dvoh zminnih z yakogo mozhna bulo otrimati hromatichnij mnogochlen abo potokovij mnogochlen prisvoyivshi odnij zminnij nul ta popravivshi znaki Tatt nazvav cyu funkciyu dihromatichnoyu i pokazav sho vona ye uzagalnennyam hromatichnogo mnogochlena na dvi zminni ale cej mnogochlen zazvichaj zgaduyut yak mnogochlen Tatta Za slovami Tatta Ce moglo buti nepriyemno en yakij vikoristovuvav analogichni koeficiyenti i ne probuvav pristosuvati yih dlya dvoh zminnih Isnuye plutanina mizh terminom bihromat i desho vidminnim bihromatichnim mnogochlenom yakij Tatt uviv u inshij statti Uzagalnennya mnogochlena Tatta dlya matroyidiv opublikuvav Krapo hocha vono vzhe z yavlyalosya v tezah Tatta Nezalezhno pracyuyuchi v galuzi algebrichnoyi teoriyi grafiv Potts pochav 1952 roku vivchati statistichni sumi deyakih modelej statistichnoyi mehaniki U roboti 1972 roku pro model vipadkovih klasteriv uzagalnennya en Fortyuen i Kastellon dali ob yednanij viraz yakij pokazav zv yazok ciyeyi modeli z mnogochlenom Tatta SpecializaciyiU riznih tochkah ta pryamih ploshini x y displaystyle x y mnogochlen Tatta daye znachennya yaki okremo vivchayutsya v riznih galuzyah matematiki i fiziki Chastkovo privablivist mnogochlena Tatta viklikana poyednannyam metodu analizu cih velichin Hromatichnij mnogochlen Hromatichnij mnogochlen namalovanij na ploshini Tatta Pri y 0 displaystyle y 0 mnogochlen Tatta peretvoryuyetsya na hromatichnij mnogochlen x G l 1 V k G l k G T G 1 l 0 displaystyle chi G lambda 1 V k G lambda k G T G 1 lambda 0 de k G displaystyle k G poznachaye kilkist zv yaznih komponent grafa G displaystyle G Dlya cilogo l displaystyle lambda znachennya hromatichnogo mnogochlena x G l displaystyle chi G lambda dorivnyuye kilkosti rozfarbuvan vershin grafa G displaystyle G za vikoristannya l displaystyle lambda koloriv Zrozumilo sho x G l displaystyle chi G lambda ne zalezhit vid naboru koloriv Mensh yasno sho funkciya ye bagatochlenom vid l displaystyle lambda iz cilimi koeficiyentami Shob ce zrozumiti zauvazhimo Yaksho graf G displaystyle G maye n displaystyle n vershin i ne maye reber to x G l l n displaystyle chi G lambda lambda n Yaksho graf G displaystyle G mistit petlyu rebro sho z yednuye vershinu z tiyeyu samoyu vershinoyu to x G l 0 displaystyle chi G lambda 0 Yaksho e displaystyle e rebro yake ne ye petleyu to x G l x G e l x G e l displaystyle chi G lambda chi G setminus e lambda chi G e lambda dd Ci tri umovi dozvolyayut obchisliti x G l displaystyle chi G lambda poslidovnimi vidalennyami ta styaguvannyami Odnak ci operaciyi ne dayut garantiyi sho rizna poslidovnist operacij prizvede do togo zh rezultatu Yedinist garantuyetsya faktom sho x G l displaystyle chi G lambda pidrahovuye rechi nezalezhni vid rekursiyi Zokrema T G 2 0 1 V x G 1 displaystyle T G 2 0 1 V chi G 1 daye kilkist aciklichnih oriyentacij Mnogochlen Dzhonsa Div takozh Mnogochlen Dzhonsa Mnozhina argumentiv za yakih mnogochlen Tatta zvoditsya do mnogochlena Dzhonsa Uzdovzh giperboli x y 1 displaystyle xy 1 mnogochlen Tatta planarnogo grafa zvoditsya do mnogochlena Dzhonsa pov yazanogo alternovanogo vuzla Individualni tochki 2 1 T G 2 1 displaystyle T G 2 1 pidrahovuyut kilkist derev tobto chislo aciklichnih pidmnozhin reber 1 1 T G 1 1 displaystyle T G 1 1 pidrahovuye kilkist kistyakiv aciklichnih pidgraf z tim samim chislom komponent zv yaznosti sho j u grafa G displaystyle G Yaksho graf zv yaznij T G 1 1 displaystyle T G 1 1 pidrahovuye kilkist kistyakovih derev 1 2 T G 1 2 displaystyle T G 1 2 pidrahovuye kilkist kistyakovih pidgrafiv iz takim samim chislom komponent zv yaznosti sho j u grafa G displaystyle G 2 0 T G 2 0 displaystyle T G 2 0 pidrahovuye kilkist grafa G displaystyle G 0 2 T G 0 2 displaystyle T G 0 2 pidrahovuye chislo strogo zv yaznih oriyentacij grafa G displaystyle G 0 2 Yaksho graf G displaystyle G ye 4 regulyarnim grafom to 1 V k G T G 0 2 displaystyle 1 V k G T G 0 2 pidrahovuye kilkist aciklichnih oriyentacij grafa G displaystyle G Tut k G displaystyle k G chislo zv yaznih komponent grafa G displaystyle G 3 3 Yaksho graf G displaystyle G ye m n displaystyle m times n reshitkoyu to 2 T G 3 3 displaystyle 2T G 3 3 pidrahovuye kilkist shlyahiv zamoshennya pryamokutnika iz shirinoyu 4 m displaystyle 4m ta vsotoyu 4 n displaystyle 4n plitkami T tetramino Yaksho graf G displaystyle G planarnij to 2 T G 3 3 displaystyle 2T G 3 3 dorivnyuye sumi zvazhenih ejlerovih oriyentacij u seredinnomu grafi grafa G displaystyle G de vaga dorivnyuye vid 2 do chisla sidlovih vershin oriyentaciyi tobto chislo vershin z rebrami v ciklichnomu poryadku in out in out proyasniti Modeli Pottsa ta Izinga Statistichna suma dlya modeli Izinga ta modeli Pottsa z 3 ta 4 stanami namalovanimi na ploshini Tatta Dlya giperboli na ploshini x y displaystyle xy H 2 x 1 y 1 2 displaystyle H 2 quad x 1 y 1 2 mnogochlen Tatta zvoditsya do statistichnoyi sumi Z displaystyle Z cdot modeli Izinga sho vivchayetsya v statistichnij fizici Zokrema vzdovzh giperboli H 2 displaystyle H 2 dvijka pov yazana z rivnyannyam Z G 2 e a E r E 4 sinh a r E T G coth a e 2 a displaystyle Z G 2 left e alpha right E r E left 4 sinh alpha right r E T G left coth alpha e 2 alpha right Zokrema coth a 1 e 2 a 1 2 displaystyle coth alpha 1 left e 2 alpha 1 right 2 dlya vsih kompleksnih a displaystyle alpha Zagalnishe yaksho dlya bud yakogo dodatnogo q displaystyle q viznachiti giperbolu H q x 1 y 1 q displaystyle H q quad x 1 y 1 q to mnogochlen Tatta zvoditsya do statistichnoyi sumi en z q displaystyle q stanami Rizni fizichni velichini analizovani za dopomogoyu modeli Pottsa peretvoryuyutsya na konkretni chastini H q displaystyle H q Vidpovidnosti mizh modellyu Pottsa ta ploshinoyu Tatta Model Pottsa Mnogochlen Tatta Feromagnetik Dodatna gilka H q displaystyle H q Antiferomagnetiki Vid yemna gilka H q displaystyle H q pri y gt 0 displaystyle y gt 0 Visoka temperatura Asimptota H q displaystyle H q do y 1 displaystyle y 1 Nizkotemperaturni feromagnetiki Asimptota dodatnoyi gilki H q displaystyle H q do x 1 displaystyle x 1 Ferromagentiki nulovoyi temperaturi Rozfarbuvannya grafa v q koloriv tobto x 1 q y 0 displaystyle x 1 q y 0 Potokovij mnogochlen Potokovij mnogochlen namalovanij u ploshini Tatta Pri x 0 displaystyle x 0 mnogochlen Tatta peretvoryuyetsya na potokovij mnogochlen sho vivchayetsya v kombinatorici Dlya zv yaznogo neoriyentovanogo grafa G displaystyle G i cilogo chisla k displaystyle k nide ne nulovij k displaystyle k potik ye priznachennyam znachen potoku 1 2 k 1 displaystyle 1 2 dots k 1 rebram dovilnoyi oriyentaciyi grafa G displaystyle G tak sho suma potokiv vhodu ta vihodu v kozhnij vershini kongruentna za modulem k displaystyle k Potokovij mnogochlen C G k displaystyle C G k oznachaye chislo nide ne nulovih k displaystyle k potokiv Ce znachennya bezposeredno pov yazane z hromatichnim mnogochlenom Faktichno yaksho G displaystyle G planarnij graf hromatichnij mnogochlen grafa G displaystyle G ekvivalentnij potokovomu mnogochlenu jogo dvoyistogo grafa G displaystyle G u tomu sensi sho maye misce take tverdzhennya Tatt C G k k 1 x G k displaystyle C G k k 1 chi G k Zv yazok iz mnogochlenom Tatta dayetsya rivnistyu C G k 1 E V k G T G 0 1 k displaystyle C G k 1 E V k G T G 0 1 k Mnogochlen zhivuchosti Mnogochlen zhivuchosti namalovanij na ploshini Tatta Pri x 1 displaystyle x 1 mnogochlen Tatta peretvoryuyetsya na mnogochlen zhivuchosti sho vivchayetsya v teoriyi merezh U zv yaznomu grafi G displaystyle G vidalyayetsya bud yake rebro z jmovirnistyu p displaystyle p sho modelyuye vipadkovi vipadannya rebra Todi mnogochlen zhivuchosti ce funkciya R G p displaystyle R G p mnogochlen vid p displaystyle p yakij daye jmovirnist sho bud yaka para vershin u G displaystyle G zalishayetsya zv yaznoyu pislya vipadannya rebra Zv yazok iz mnogochlenom Tatta opisuye rivnist R G p 1 p V k G p E V k G T G 1 1 p displaystyle R G p 1 p V k G p E V k G T G left 1 tfrac 1 p right Dihromatichnij mnogochlen Tatt viznachiv takozh blizke uzagalnennya vid 2 zminnih hromatichnogo mnogochlena dihromatichnij mnogochlen grafa Q G u v A E u k A v A V k A displaystyle Q G u v sum nolimits A subseteq E u k A v A V k A de k A displaystyle k A chislo zv yaznih komponent kistyakovogo pidgrafa V A displaystyle V A Vin pov yazanij iz rangovim mnogochlenom Vitni rivnistyu Q G u v u k G R G u v displaystyle Q G u v u k G R G u v Dihromatichnij mnogochlen ne uzagalnyuyetsya dlya matroyidiv oskilki k A displaystyle k A ne ye vlastivistyu matroyidiv rizni grafi z tim samim matroyidom mozhut mati riznu kilkist komponent zv yaznosti Pov yazani bagatochleniMnogochlen Martina Mnogochlen Martina m G x displaystyle m vec G x oriyentovanogo 4 regulyarnogo grafa G displaystyle vec G viznachiv P yer Martin 1977 roku Vin pokazav sho yaksho G displaystyle G ploskij graf ta G m displaystyle vec G m jogo oriyentovanij seredinnij graf to T G x x m G m x displaystyle T G x x m vec G m x AlgoritmiFormula vidalennya styaguvannya Algoritm vidalennya styaguvannya zastosovanij do almaza Chervoni rebra vidaleno v livomu nashadku i styagnuto v pravomu Otrimanij mnogochlen ye sumoyu odnochleniv listkiv x 3 2 x 2 y 2 2 x y x y displaystyle x 3 2x 2 y 2 2xy x y Vikoristannya formuli vidalennya styaguvannya dlya mnogochlena Tatta T G x y T G e x y T G e x y displaystyle T G x y T G setminus e x y T G e x y de e displaystyle e ne ye ni petleyu ni mostom daye rekursivnij algoritm obchislennya mnogochlena vibirayetsya bud yake vidpovidne rebro e displaystyle e i zastosovuyetsya formula doki ne zalishatsya tilki petli ta mosti Odnochleni otrimanei v rezultati vikonannya legko obchisliti Z tochnistyu do polinomialnogo mnozhnika chas vikonannya t displaystyle t cogo algoritmu mozhna viraziti v terminah chisla vershin n displaystyle n ta chisla reber m displaystyle m grafa t n m t n m 1 t n m 2 displaystyle t n m t n m 1 t n m 2 rekurentne vidnoshennya yake zrostaye yak chisla Fibonachchi t n m 1 5 2 n m O 1 6180 n m displaystyle t n m left frac 1 sqrt 5 2 right n m O left 1 6180 n m right Analiz mozhna pokrashiti u velichini polinomialnogo mnozhnika chisla t G displaystyle tau G kistyakovih derev vhidnogo grafa Dlya rozridzhenih grafiv z m O n displaystyle m O n chas roboti algoritmu dorivnyuye O exp n displaystyle O exp n Dlya regulyarnih grafiv stepenya k displaystyle k chislo kistyakovih derev mozhna obmezhiti velichinoyu t G O n k n n 1 log n displaystyle tau G O left nu k n n 1 log n right de n k k 1 k 1 k 2 2 k k 2 1 displaystyle nu k frac k 1 k 1 k 2 2k frac k 2 1 Napriklad n 5 4 406 6 displaystyle nu 5 approx 4 4066 Na praktici shob uniknuti deyakih rekursivnih viklikiv vikoristovuyetsya perevirka na izomorfizm Cej pidhid dobre pracyuye dlya silno rozridzhenih grafiv i grafiv z bagatma simetriyami pri comu shvidkist roboti algoritmu zalezhit vid metodu viboru rebra e displaystyle e Vinyatok Gausa U deyakih obmezhenih vipadkah mnogochlen Tatta mozhna obchisliti za polinomialnij chas zavdyaki tomu sho vinyatok Gausa efektivno obchislyuye viznachnik i pfaffian Ci algoritmi sami ye vazhlivim rezultatom algebrichnoyi teoriyi grafiv i statistichnoyi mehaniki T G 1 1 displaystyle T G 1 1 dorivnyuye chislu t G displaystyle tau G kistyakovih derev zv yaznogo grafa Jogo mozhna obchisliti za polinomialnij chas yak viznachnik maksimalnoyi golovnoyi pidmatrici matrici Kirhgofa grafa G displaystyle G rannij rezultat algebrichnoyi teoriyi grafiv vidomij yak matrichna teorema pro dereva Analogichno rozmirnist prostoru bicikliv T G 1 1 displaystyle T G 1 1 mozhna obchisliti za polinomialnij chas za dopomogoyu metodu vinyatkiv Gausa Dlya planarnih grafiv funkciya rozpodilu modeli Izinga tobto mnogochlen Tatta na giperboli H 2 displaystyle H 2 mozhna viraziti yak pfaffian i efektivno obchisliti za dopomogoyu Cyu ideyu rozroblyali ru en i en dlya obchislennya chisla pokrittiv planarnoyi Metod Monte Karlo dlya lancyugiv Markova Vikoristovuyuchi metod Monte Karlo dlya lancyugiv Markova mozhna dovilno dobre aproksimuvati mnogochlen Tatta vzdovzh gilki H 2 displaystyle H 2 ekvivalentno funkciyi rozpodilu feromagnitnoyi modeli Izinga Cej pidhid vikoristovuye tisnij zv yazok mizh modellyu Izinga ta zadacheyu pidrahunku paruvan u grafi Ideya cogo pidhodu sho nalezhit Dzherramu i Sinkleru polyagaye v utvorenni lancyuga Markova stan yakogo vidpovidaye paruvannyam vhidnogo grafa Perehodi viznachayutsya viborom reber vipadkovim chinom i vidpovidno modifikuyutsya parouvannya Otrimanij lancyug Markova shvidko zmishuyetsya i vede do dosit vipadkovih paruvan yaki mozhna vikoristati dlya viyavlennya funkciyi rozpodilu vikoristovuyuchi vipadkovu vibirku Otrimanij algoritm ye shemoyu nablizhennya do polinomialnogo chasu FPRAS Obchislyuvalna skladnistIz mnogochlenom Tatta asociyuyutsya deyaki obchislyuvalni zadachi Najochevidnisha Vhid Graf G displaystyle G Vihid Koeficiyenti T G displaystyle T G Zokrema vivid dozvolyaye obchisliti T G 2 0 displaystyle T G 2 0 sho ekvivalentno pidrahunku 3 rozfarbuvan grafa G displaystyle G Cya zadacha ye en navit yaksho vona obmezhena simejstvom planarnih grafiv tak sho zadacha obchislennya koeficiyentiv mnogochlena Tatta dlya danogo grafa ye en navit dlya planarnih grafiv Znachno bilshe uvagi pridileno simejstvu zadach zvanih Tutte x y displaystyle x y viznachenih dlya bud yakoyi kompleksnoyi pari x y displaystyle x y Vhid Graf G displaystyle G Vihid Znachennya T G x y displaystyle T G x y Skladnist ciyeyi zadachi zminyuyetsya zalezhno vid koordinat x y displaystyle x y Tochne obchislennya Ploshina Tatta Bud yaka tochka x y displaystyle x y na dijsnij ploshini vidpovidaye zadachi obchislennya T G x y displaystyle T G x y U chervonih tochkah zadachi mozhna obchisliti za polinomialnij chas U sinih tochkah zadacha ye u zagalnomu vipadku P skladnoyu ale obchislyuvana za polinomialnij chas dlya planarnih grafiv U bud yakij tochci v bilij oblasti zadacha P skladna navit dlya dvochastkovih planarnih grafiv Yaksho x displaystyle x i y displaystyle y nevid yemni cili chisla zadacha T G x y displaystyle T G x y nalezhit do en U vipadku dlya cilih par mnogochlen Tatta mistit vid yemni chleni sho pomishaye zadachu v klas skladnosti en zamikannya en za vidnimannyam Dlya racionalnih koordinat x y displaystyle x y mozhna viznachiti racionalnij analog en Obchislyuvalna skladnist tochnogo obchislennya T G x y displaystyle T G x y rozpadayetsya na dva klasi dlya x y C displaystyle x y in mathbb C Zadacha P skladna yaksho tilki x y displaystyle x y ne lezhit na giperboli H 1 displaystyle H 1 abo ne ye odniyeyu z tochok 1 1 1 1 0 1 1 0 i i i i j j 2 j 2 j j e 2 p i 3 displaystyle left 1 1 1 1 0 1 1 0 i i i i left j j 2 right left j 2 j right right qquad j e frac 2 pi i 3 U cih vipadkah zadachu mozhna rozv yazati za polinomialnij chas Yaksho zadachu obmezheno klasom planarnih grafiv to v tochkah giperboli H 2 displaystyle H 2 zadacha staye obchislyuvanoyu za polinomialnij chas Vsi inshi tochki zalishayutsya P skladnimi navit dlya dvochastkovih planarnih grafiv U statti pro dihotomiyu planarnih grafiv Vertigan stverdzhuye sho toj samij rezultat istinnij yaksho naklasti dodatkovi obmezhennya na grafi stepin vershini ne perevishuye troh krim tochki T G 0 2 displaystyle T G 0 2 yaka pidrahovuye nide ne nulovi Z 3 displaystyle mathbb Z 3 potoki i v yakij zadachu mozhna rozv yazati za polinomialnij chas Ci rezultati mistyat deyaki vazhlivi okremi vipadki Napriklad zadacha obchislennya funkciyi rozpodilu modeli Izinga v zagalnomu vipadku P skladna hocha algoritmi Onsangera ta Fishera rozv yazuyut yiyi dlya ploskih reshitok Takozh obchislennya mnogochlena Dzhonsa ye P skladnoyu zadacheyu Nareshti obchislennya chisla rozfarbuvan u chotiri kolori planarnogo grafa P povne hocha zadacha rozv yaznosti trivialna zvazhayuchi na teoremu pro chotiri farbi Dlya kontrastu legko bachiti sho pidrahunok chisla rozfarbuvan planarnogo grafa v tri kolori ye P povnim oskilki vidomo sho zadacha rozv yaznosti NP povna zgidno z en Aproksimaciya Pitannya yaki tochki dozvolyayut algoritmi aproksimaciyi dobre vivchene Krim tochok yaki mozhna obchisliti tochno za polinomialnij chas yedinim aproksimacijnim algoritmom vidomim dlya T G x y displaystyle T G x y ye FPRAS algoritm Dzherrama ta Sinklera yakij pracyuye dlya tochok na giperboli Izinga H 2 displaystyle H 2 dlya y gt 0 displaystyle y gt 0 Yaksho vhidnij graf obmezheno do shilnih grafiv zi stepenem W n displaystyle Omega n isnuye FPRAS algoritm yaksho x 1 y 1 displaystyle x geqslant 1 y geqslant 1 Hocha v razi aproksimaciyi situaciya ne tak dobre vivchena yak dlya tochnih obchislen vidomo sho veliki dilyanki ploshini vazhko aproksimuvati Div takozh en PrimitkiBollobas 1998 s rozdil 10 Biggs 1993 s rozdil 13 Godsil Royle 2004 rozd 15 Fortuin Kasteleyn 1972 Sokal 2005 Sokal 2005 s rivn 2 26 Doskonalij pryamokutnik pryamokutnik yakij mozhna rozbiti na kvadrati i vsi kvadrati mayut rizni rozmiri Tutte 2004 Welsh Farr 2007 Welsh 1999 Las Vergnas 1980 Korn Pak 2004 Div stattyu Korna i Paka Korn Pak 2003 pro kombinatornu interpretaciyu bagatoh inshih tochok Las Vergnas 1988 Welsh 1993 s 62 Welsh Merino 2000 Martin 1977 Wilf 1986 s 46 Sekine Imai Tani 1995 Chung Yau 1999 Bjorklund Husfeldt Kaski Koivisto 2008 Haggard Pearce Royle 2010 Pearce Haggard Royle 2010 Jerrum Sinclair 1993 Goldberg Jerrum 2008 Jaeger Vertigan Welsh 1990 Vertigan Welsh 1992 Vertigan 2005 Dlya vipadku x displaystyle x 1 i y displaystyle y 1 div Annana Annan 1994 Dlya vipadku x displaystyle x 1 i y displaystyle y gt 1 div stattyu Alona Friza i Velsha Alon Frieze Welsh 1995 LiteraturaAlon N Frieze A Welsh D J A Polynomial time randomized approximation schemes for Tutte Grothendieck invariants The dense case Random Structures and Algorithms 1995 T 6 vip 4 S 459 478 DOI 10 1002 rsa 3240060409 Annan J D A Randomised Approximation Algorithm for Counting the Number of Forests in Dense Graphs 1994 T 3 vip 3 S 273 283 DOI 10 1017 S0963548300001188 Norman Biggs Algebraic Graph Theory 2nd Cambridge University Press 1993 ISBN 0 521 45897 8 Andreas Bjorklund Thore Husfeldt Petteri Kaski Mikko Koivisto Proc of the 47th annual IEEE Symposium on Foundations of Computer Science FOCS 2008 2008 S 677 686 ISBN 978 0 7695 3436 7 DOI 10 1109 FOCS 2008 40 Bela Bollobas Modern Graph Theory Springer 1998 ISBN 978 0 387 98491 9 Fan Chung S T Yau Coverings heat kernels and spanning trees 1999 T 6 S R12 Henry H Crapo The Tutte polynomial Aequationes Mathematicae 1969 T 3 vip 3 S 211 229 DOI 10 1007 bf01817442 Graham E Farr Combinatorics complexity and chance A tribute to Dominic Welsh Geoffrey Grimmett Colin McDiarmid Oxford University Press 2007 T 34 S 28 52 Oxford Lecture Series in Mathematics and its Applications ISBN 0 19 857127 5 Cees M Fortuin Pieter W Kasteleyn On the random cluster model I Introduction and relation to other models en Elsevier 1972 T 57 S 536 564 DOI 10 1016 0031 8914 72 90045 6 Chris Godsil Gordon Royle Algebraic Graph Theory Springer 2004 ISBN 978 0 387 95220 8 Leslie Ann Goldberg Mark Jerrum Inapproximability of the Tutte polynomial 2008 T 206 vip 7 S 908 929 DOI 10 1016 j ic 2008 04 003 Gary Haggard David J Pearce Gordon Royle Computing Tutte polynomials 2010 T 37 vip 3 S Art 24 17 DOI 10 1145 1824801 1824802 F Jaeger D L Vertigan D J A Welsh On the computational complexity of the Jones and Tutte polynomials 1990 T 108 S 35 53 DOI 10 1017 S0305004100068936 Mark Jerrum Alistair Sinclair Polynomial time approximation algorithms for the Ising model 1993 T 22 vip 5 S 1087 1116 DOI 10 1137 0222066 Michael Korn Igor Pak Combinatorial evaluations of the Tutte polynomial 2003 Michael Korn Igor Pak Tilings of rectangles with T tetrominoes en 2004 T 319 vip 1 3 S 3 27 DOI 10 1016 j tcs 2004 02 023 Michel Las Vergnas Convexity in oriented matroids 1980 T 29 vip 2 S 231 243 Series B ISSN 0095 8956 DOI 10 1016 0095 8956 80 90082 9 Michel Las Vergnas On the evaluation at 3 3 of the Tutte polynomial of a graph 1988 T 45 vip 3 S 367 372 Series B ISSN 0095 8956 DOI 10 1016 0095 8956 88 90079 2 Pierre Martin Enumerations Euleriennes dans les multigraphes et invariants de Tutte Grothendieck 1977 Ph D thesis David J Pearce Gary Haggard Gordon Royle Edge selection heuristics for computing Tutte polynomials Chicago Journal of Theoretical Computer Science 2010 S Article 6 14 Kyoko Sekine Hiroshi Imai Seiichiro Tani Algorithms and computations Cairns 1995 Springer 1995 T 1004 S 224 233 DOI 10 1007 BFb0015427 Alan D Sokal Surveys in Combinatorics Bridget S Webb Cambridge University Press 2005 T 327 S 173 226 London Mathematical Society Lecture Note Series DOI 10 1017 CBO9780511734885 009 Graph Theory Cambridge University Press 2001 ISBN 978 0521794893 W T Tutte Graph polynomials 2004 T 32 vip 1 2 S 5 9 DOI 10 1016 S0196 8858 03 00041 1 D L Vertigan D J A Welsh The Computational Complexity of the Tutte Plane the Bipartite Case 1992 T 1 vip 2 S 181 187 DOI 10 1017 S0963548300000195 Dirk Vertigan The Computational Complexity of Tutte Invariants for Planar Graphs 2005 T 35 vip 3 S 690 712 DOI 10 1137 S0097539704446797 D J A Welsh Matroid Theory 1976 ISBN 012744050X Dominic Welsh Complexity Knots Colourings and Counting Cambridge University Press 1993 London Mathematical Society Lecture Note Series ISBN 978 0521457408 Dominic Welsh The Tutte polynomial Random Structures amp Algorithms Wiley 1999 T 15 S 210 228 DOI 10 1002 SICI 1098 2418 199910 12 15 3 4 lt 210 AID RSA2 gt 3 0 CO 2 R Welsh D J A Merino C The Potts model and the Tutte polynomial Journal of Mathematical Physics 2000 T 41 vip 3 DOI 10 1063 1 533181 Herbert S Wilf Algorithms and complexity Prentice Hall 1986 ISBN 0 13 021973 8 PosilannyaHazewinkel Michiel red 2001 Tutte polynomial Matematichna enciklopediya Springer ISBN 978 1 55608 010 4 Weisstein Eric W Mnogochlen Tatta angl na sajti Wolfram MathWorld PlanetMath Steven R Pagano Sandra Kingan Matroid theory Lots of links Code for computing Tutte Chromatic and Flow Polynomials by Gary Haggard David J Pearce and Gordon Royle 1 nedostupne posilannya z maya 2021