TL; DR - ไม่ไม่มีกลยุทธ์ที่ดีไปกว่ากลยุทธ์ง่าย ๆ นี่คือแนวคิดหลักของการพิสูจน์ เมื่อมีลูกบอลไม่เพียงพอจะมี "เส้นทางของลูกบอล" จากถังขยะ full ไปยังถังขยะที่มีลูกบอลk - 2มากที่สุด ฝ่ายตรงข้ามสามารถส่งลูกบอลจากถังขยะเต็มถังไปยังถังขยะเต็มตามเส้นทางนั้นซึ่งสามารถทำได้ซ้ำ ๆ จนกระทั่งจำนวนถังขยะเต็มk -full ลดลงkk−2k
การปฏิรูปในทฤษฎีกราฟ
สมมติว่าเราจะได้รับกราฟ จำกัด ง่ายที่มีฟังก์ชั่นW : E → Z ≥ 0 เราบอกว่ามีW ( E )ลูกในขอบอี ให้E 2เป็นชุด (ขอบที่มีเครื่องหมายสิ้นสุด) { ( e , v ) | อี∈ E , วี∈ E } ถ้าd : E 2 → Z ≥ 0 เป็นไปตามเงื่อนไขG(V,E)w:E→Z≥0w(e)eE2{(e,v)|e∈E,v∈e}d:E2→Z≥0สำหรับทุก ๆ ขอบ e = { v 1 , v 2 } , เราบอกว่า dคือ w -distributing ใด ๆ W -distributing ฟังก์ชั่นงก่อให้เกิดฟังก์ชั่นที่เราใช้สัญลักษณ์เดียวกัน d : V → Z ≥ 0 , d ( V ) =w(e)=d(e,v1)+d(e,v2)e={v1,v2}dwwdd:V→Z≥0 ) เราบอกว่า d ( โวลต์)ลูกอยู่ในโวลต์ รับ k ∈ Z > 0 , ให้ F k ( d ) = # { v ∈ V | d ( วี) ≥ k }จำนวนของ k -full จุดโดยdd(v)=∑v∈ed(e,v)d(v)vk∈Z>0Fk(d)=#{v∈V|d(v)≥k}kd
G(V,E)w:E→Z≥0∑e∈Ew(e)≥(2k−1)minw-distributing dFk(d)
ลองนึกภาพจุดสุดยอดแต่ละอันคือ bin สำหรับแต่ละขอบ ,ลูกคู่จะใส่ลงในและแต่ละแห่งซึ่งได้รับลูก กลุ่มคนเหล่านี้ลูกคู่ปฏิปักษ์อาจใช้เวลาห่างลูกจากและลูกจากv_2ผลลัพธ์สุดท้ายนั้นเหมือนกับถ้าให้ถังขยะที่ว่างทั้งหมดเริ่มแรกสำหรับแต่ละขอบ , ลูกบอลจะถูกใส่เข้าไปและจากนั้นและลูกจะกระจายไปยังและw ( e ) v 1 v 2 w ( e ) w ( e ) d ( e , v 2 ) v 1 d ( e , v 1 ) v 2 e = { v 1 , v 2 } w ( e ) d ( e , ve={v1,v2}w(e)v1v2w(e)w(e)d(e,v2)v1d(e,v1)v2e={v1,v2}w(e)d ( e , v 2 ) v 1 v 2 t ( 2 k - 1 ) t 2 k - 1d(e,v1)d(e,v2)v1v2ตามลำดับโดยฝ่ายตรงข้าม ดังนั้นErel-Apass ทฤษฎีบทกล่าวว่าในการสั่งซื้อเพื่อให้แน่ใจว่าถังขยะ k เต็มรูปแบบหลังจากการกำจัดศัตรูสมาร์ทอย่างน้อยคู่ของลูกที่มีความจำเป็น t(2k−1)tกล่าวอีกนัยหนึ่งกลยุทธ์ที่เหมาะสมที่สุดที่จะมีจำนวนถังขยะเต็มจำนวนมากที่สุดคือ "กลยุทธ์ง่าย ๆ " ซึ่งเติมถังคู่ที่แตกต่างกันซ้ำ ๆ ด้วยบอลคู่จนกว่าเราจะมีลูกบอลไม่พอที่จะทำซ้ำ2k−1
พิสูจน์ทฤษฎีบท
เพื่อความขัดแย้งให้และเป็นตัวอย่างที่มีจำนวนจุดยอดน้อยที่สุดในบรรดาตัวอย่างทั้งหมด นั่นคือมี -distributingเช่นที่มีน้อยในทุกของ -distributing ฟังก์ชั่นDนอกจากนี้
w w m F k ( m ) F k ( d ) w d ∑ e ∈ E w ( e ) < ( 2 k - 1 ) F k ( m )G(V,E)wwmFk(m)Fk(d)wd
∑e∈Ew(e)<(2k−1)Fk(m)
ให้\} ให้\} ดังนั้นF_kV ℓ = { v ∈ V | m ( v ) ≥ k } F k ( m ) = # V ℓVs={v∈V|m(v)≤k−2}Vℓ={v∈V|m(v)≥k}Fk(m)=#Vℓ
การเรียกร้องที่หนึ่ง: V_sVs≠∅
หลักฐานการเคลมหนึ่ง สมมติว่ามิฉะนั้นว่างเปล่า
ให้เราใช้เป็นฟังก์ชันตั้งแต่ถึงเช่นนั้นสำหรับใด ๆ
V s ∑ v ∈ V m(v)=(k-1)#V+ ∑ v ∈ V (m(v)-(k-1))≥(k-1)#V+# V ℓ >(k-1)#VwV
Vs
∑v∈Vm(v)=(k−1)#V+∑v∈V(m(v)−(k−1))≥(k−1)#V+#Vℓ>(k−1)#V
wV w(v)= ∑ v ∈ e w(e)v∈V ∑ v ∈ V w ( v )Z≥0w(v)=∑v∈ew(e)v∈V bw(b)≥2k-1∑v∈Vw(v)=∑v∈V∑v∈ew(e)=∑e∈E∑v∈ew(e)=∑e∈E2w(e)=2∑e∈Ew(e)=2∑e∈E∑v∈em(e,v)=2∑v∈V∑v∈em(e,v)=2∑v∈Vm(v)>2(k−1)#V
ดังนั้นต้องมียอดดังกล่าวว่า2k-1
bw(b)≥2k−1
พิจารณาการตั้งค่าที่เหนี่ยวนำและ , โดยที่ ,เป็นกราฟที่เหนี่ยวนำและที่ใด{E'} สำหรับ -distributing functionเราสามารถขยายมันไปยัง -distributing functionโดยที่เหมือนกับบนในขณะที่สำหรับทุกขอบที่อยู่ติดกับขโปรดทราบว่าตั้งแต่w ′ V ′ = V ∖ { b } G ′ ( V ′ , E ′ ) G [ V ′ ] w ′ = w | E ' W ' d ' W d d ' d d ' d ' E ' d d ' ( อี,G′(V′,E′)w′V′=V∖{b}G′(V′,E′)G[V′]w′=w|E′w′d′wdd′dd′d′E′e b F k ( d d ′ ) = F k ( d ′ ) + 1 d d ′ ( b ) = ∑ b ∈ e d d ′ ( e , b ) = ∑ b ∈ e w ( e ) = w ( b ) ≥ 2 kdd′(e,b)=w(e)ebFk(dd′)=Fk(d′)+1dd′(b)=∑b∈edd′(e,b)=∑b∈ew(e)=w(b)≥2k−1≥k . จากนั้น
ดังนั้นและเป็น counterexample จำนวนของจุดที่มีขนาดเล็กกว่าจำนวนของจุดในส่วนGที่ไม่สามารถเป็นจริงโดยสมมติฐานของเราเกี่ยวกับและWดังนั้นจึงมีการพิสูจน์ว่าเคลม
∑e∈E′w′(e)≤∑e∈Ew(e)−w(b)<(2k−1)Fk(m)−(2k−1)=(2k−1)(minw-distributing dFk(d)−1)≤(2k−1)(minw′-distributing d′Fk(dd′)−1)≤(2k−1)minw′-distributing d′Fk(d′)
G′(V′,E′)w′GG(V,E)w
สำหรับจุดยอดใด ๆให้นิยามเข้าถึงได้จากจุดยอดหากมีเส้นทาง ,เช่นนั้น 0 ให้\}vv duu0=u,u1,u2,⋯,um,um+1=vm≥0d({ui,ui+1},ui)>0Vr=Vℓ∪{v∈V|∃u∈Vℓ and v is m-reachable from u}
การเรียกร้องที่สอง:Vr=V
หลักฐานของการเรียกร้องที่สอง: สมมติว่าV สำหรับจุดสุดยอดและเนื่องจากเราไม่สามารถไปถึงจากหากเป็นขอบแล้วพิจารณา การตั้งค่าที่เหนี่ยวนำและโดยที่ ,คือกราฟที่เหนี่ยวนำและโดยที่'} สำหรับการใด ๆ -distributing ฟังก์ชั่น ,Vr≠Vv∈Vru∉Vruv{v,u}w({v,u},v)=0.G′(V′,E′)w′v′=VrG′(V′,E′)G[V′]w′=w|E′w′d′wdd′โดยที่เหมือนกับบนและเหมือนกับบนขอบอื่น ๆ โปรดทราบว่าตั้งแต่จุดทั้งหมดที่มีไม่น้อยกว่าลูกภายในอยู่ในV_r จากนั้น
ดังนั้นและdd′d′E′mFk(dd′)=Fk(d′)kVℓ⊂Vr
∑e∈E′w′(e)≤∑e∈Ew(e)<(2k−1)Fk(m)=(2k−1)minw-distributing dFk(d)≤(2k−1)minw′-distributing d′Fk(dd′)≤(2k−1)minw′-distributing d′Fk(d′)
G′(V′,E′)w′G. ที่ไม่สามารถจะเป็นจริงโดยสมมติฐานของเราเกี่ยวกับและWดังนั้นการเรียกร้องสองได้รับการพิสูจน์
G(V,E)w
ตอนนี้ให้เราพิสูจน์ทฤษฎีบท
เนื่องจากและมีพา ธ ,พร้อม ,และ 0 ขอให้เราสร้าง -distributing ฟังก์ชั่นใหม่จากเพื่อให้
Vr=VVs≠∅u0=u,u1,u2,⋯,um,um+1=vm≥0m(u)>km(v)≤k−2d({ui,ui+1},ui)>0wr(m)m
r(m)(e,u)=⎧⎩⎨m({ui,ui+1},ui)−1m({ui,ui+1},ui+1)+1m(e,u) if (e,u)=({ui,ui+1},ui) for some 0≤i≤m if (e,u)=({ui,ui+1},ui+1) for some 0≤i≤m otherwise
mและตกลงในจุดทั้งหมดยกเว้นและ ,และ(U) เราสามารถใช้วิธีการนี้ในจะได้รับ(เมตร) การทำซ้ำนี้เวลาสำหรับบางขนาดใหญ่พอที่เราจะได้รับ -distributing ฟังก์ชั่นมี 0 อย่างไรก็ตามเราสันนิษฐานว่าเป็นค่าต่ำสุดในหมู่ของ -distributing functionr(m)vum(v)<r(m)(v)≤k−1r(m)(u)<m(u)r(m)r2(m)iiwri(m)F k ( m ) > 0 F ( d ) w dFk(ri(m))=0Fk(m)>0F(d)wd. ความขัดแย้งนี้แสดงให้เห็นว่าเราได้พิสูจน์ทฤษฎีบท Erel-Apass