图的零化度与零维数
字数 469 2025-11-08 20:56:29
图的零化度与零维数
图的零化度(nullity)是指图邻接矩阵的零空间的维数。具体而言,对于一个具有n个顶点的图G,其邻接矩阵A是一个n×n的矩阵,其中元素A_ij表示顶点i与j之间是否有边相连(1表示有边,0表示无边)。零化度η(G)定义为矩阵A的零空间的维数,即方程Ax=0的解空间的维数。根据秩-零化度定理,有η(G) = n - rank(A),其中rank(A)是矩阵A的秩。
零化度与图的结构性质密切相关。例如,若图包含孤立顶点,则零化度可能增加;若图是二部图,零化度可能与图的匹配数有关。零化度在化学图论中常用于描述分子轨道的稳定性,η(G) > 0可能对应分子反应活性较高。
图的零维数(zero-dimension) 是零化度的推广,定义为图的所有顶点子集对应的诱导子图中,零化度为正的子集的最小大小。零维数反映了图在局部结构中的“线性依赖”程度,与图的独立集和覆盖问题相关。计算零维数通常是NP难的,但对于特殊图类(如树或二部图)存在多项式时间算法。零维数在编码理论和网络可靠性中有应用,例如用于分析图的容错性。