Definições da Teoria dos Grafos simples

Esta é uma lista de algumas definições da Teoria dos Grafos simples.


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Conjunto de vértices

É qualquer conjunto não vazio cujos elementos chamamos de vértices.

Denotarei um conjunto de vértices por $V$.

Aresta

Seja $V$ um conjunto de vértices. Uma aresta é um par não ordenado $\{u, v \}$ onde $u, v \in V$ e $u \neq v$.

Denotarei a aresta $\{u, v \}$ por $uv$ e um conjunto de arestas por $E$.

Grafo simples

Sejam $V$ um conjunto de vértices e $E$ um conjunto de arestas. Um grafo simples é o par ordernado $(V, E)$.

A partir daqui, sempre que eu escrever ‘grafo’ quero me referir a um grafo simples.

Vértices adjacentes (ou vizinhos)

Sejam $G = (V, E)$ um grafo e $u, v \in V$ vértices. $u$ e $v$ são ditos vértices adjacentes se são conectados por uma aresta. Isto é, se $\exists uv = \{u, v\} \in E$.

Vizinhança de um vértice

Seja $G = (V, E)$ um grafo e $v \in V$ um vértice. A vizinhança de $v$ é o conjunto de todos os vizinhos de $v$.

Denotarei a vizinhança de $v$ por $N(v)$.

Note que $N(v) \subset V$.

Corte de um vértice

Sejam $G = (V, E)$ um grafo e $v \in V$ um vértice. O corte de $v$ é o conjunto de todas as arestas a qual $v$ pertence.

Denotarei o corte de um vértice por $\nabla(v)$.

Note que $\nabla(v) \subset E$.

Grau de um vértice

Sejam $G = (V, E)$ um grafo e $v \in V$ um vértice. O grau de $v$ $d(v)$ é o número de arestas às quais $v$ pertence.

Note que $d(v) = |N(v)| = |\nabla(v)|$ para todo vértice $v$, mas acho que isso não é verdade para conjuntos de vértices.

Subgrafo

Seja $G = (V(G), E(G))$ um grafo. Um subgrafo de $G$ é qualquer grafo $H$ tal que $V(H) \subset V(G)$ e $E(H) \subset E(G)$.

Caminho

Sejam $V$ um conjunto de vértices. Um caminho é qualquer grafo da forma $(\{v_1, v_2, …, v_n \}, \{v_i v_{i+1} | 1 \leq i < n \})$.

Denotarei o caminho $(\{v_1, v_2, …, v_n \}, \{v_i v_{i+1} | 1 \leq i < n \})$ simplesmente por $v_1 v_2 … v_n$.

Se um caminho $v_1 … v_n$ é subgrafo de um grafo $G$, dizemos simplesmente que $v_1 … v_n$ é um caminho em $G$.

Passeio

É um caminho com repetição.

A rigor devo definir passeio como um conjunto, mas não sei fazer isso.

Grafo conexo

É um grafo em que existe um caminho ligando quaisquer 2 vértices de seus.

Componente conexo

Seja $G$ um grafo não necessariamente conexo. $H$ é um é um componente conexo de $G$ se $H$ é um subgrafo maximal que é conexo. Isto é, se ele é conexo mas qualquer outro subgrafo de $G$ que contém $H$ é desconexo.

Ciclo

Seja $V$ um conjunto de vértices. Um ciclo é um grafo da forma $(\{v_1, v_2, …, v_n \}, \{v_i v_{i+1} | 1 \leq i < n \} \cup \{v_n v_1 \})$, com $n \geq 3$.

Em outras palavras, um ciclo é um caminho em que o primeiro e o último vértices coincidem.

Denotarei o ciclo $(\{v_1, v_2, …, v_n \}, \{v_i v_{i+1} | 1 \leq i < n \} \cup \{v_n v_1 \})$ por $v_1 v_2 … v_n v_1$.

Se um ciclo $v_1 … v_n v_1$ é subgrafo de um grafo $G$, dizemos simplesmente que $v_1 … v_n v_1$ é um ciclo em $G$.

Árvore

É um grafo conexo e sem ciclos.

É bem interessante o fato de que se adcionarmos ou removermos uma aresta em uma árvore ela deixa de ser árvore.

Grafo planar

É um grafo que pode ser desenhado no plano de modo que suas arestas são curvas contínuas que não se intersectam.

Isomorfismo entre grafos

Sejam $G = (V(G), E(G))$ e $H = (V(H), E(H))$ dois grafos. Um isomorfismo entre $G$ e $H$ é uma bijeção $f: V(G) \to V(H)$ tal que dois vértices $v$ e $w$ são adjacentes em $G$ se e somente se $f(v)$ e $f(w)$ são adjacentes em $H$.

Se existir um isomorfismo entre dois grafos direi que eles são isomorfos.

Uma forma de entender a definição acima de isomorfismo é: dois grafos são isomorfos se é possível alterar os nomes dos vértices de um deles de tal modo que os dois grafos fiquem iguais.

Referências:

Livro “Uma Introdução Sucinta à Teoria dos Grafos”

Matemática Discreta – L. Lovász, J. Pelikán e K. Vesztergombi


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