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Math 137A Assignment #8

Due: Friday, June 10th by midnight on GradeScope. Instructions:  Please complete  10 questions .

1.  Calculate κ(G) and κ(G) for the following graph.

 

2. If G is a 3-regular simple graph, prove that κ(G) = κ(G). Find the smallest such G with κ(G) = 1.

3.  Prove that a simple graph is 2-connected if and only if for every ordered triple (x, y , z) of vertices, G has a path from x to z containing y .

4.  Suppose G is a 3-regular simple graph with at most 10 vertices. Prove that if G is not 3-edge-connected, then G contains at triangle.

5. Let  G  be  a  2-connected  graph with  n vertices  and  m  edges.   Let (G0 , G1 , . . . , Gk) be an ear decomposition of G.  That is, each Gi  is obtained from Gi1  by adding a path between two vertices.  Find a formula for k in terms of n and m.

6. Find a maximum ow from s to t in the following digraph (numbers listed are edge capacities).  Prove your ow is maximum by nding a corresponding minimum cut.

10

 

6

 

5

 

 

 

 

3

 

3                 10         t

7. In this question we extend the notion of an (s, t)-flow to one in which there are two sources s1 , s2  (so at both of these vertices we do not need that flow in equals ow out). Use the (single source) max-flow min-cut theorem to nd a ow in the following network so that the net ow into t is maximum.  For the curved/double arrows, the capacities are

25 and 3 in each direction respectively.

 

8.  Suppose the baseball league1  currently has the following standings, where the last ve columns represent the remaining games to be played between the team in row x and column y .

1 There are no ties in baseball.

Team

Wins

A    B    C    D    E

A

B

C

D

E

15

14

11

9

8

-     3     1     1     4

3     -     2     3     1 1     2     -     1     2 1     3     1     -     1 4     1     2     1     -

Use the method discussed in the video to show that E has a path to finish in rst place, but that if A beats C in one game, then E is eliminated.

9. Let d1  ≤ d2  ≤ · · · ≤ dn  be the degree sequence of a simple graph G. Prove that G is connected if dk  ≥ k for every k ≤ n − 1 − dn . Hint: If G is not connected, consider a component that omits some vertex of maximum degree .

10. Let G be a connected graph where each edge has an associated cost. A bottleneck spanning tree is a spanning tree where the maximum of the edge costs in the tree is as small as possible. Prove that any minimum spanning tree is a bottleneck spanning tree.

11. Let G be a simple planar graph with at least 11 vertices.  Prove that the complement G of G is nonplanar.   (The complement is defined with V (G)  =  V (G) and v , w  adjacent in G if and only if v , w  are non-adjacent in G.)

12. A graph G is said to be k - critical  if χ(G) = k and for any proper subgraph H of G, χ(H) < k .

(a) Find all 2-critical and 3-critical graphs.

(b)  Give an example of a 4-critical graph.

(c)  Prove that if G is k-critical, then every vertex of G has degree at least k − 1.

(d)  Prove that if G is k-critical, then G is 2-connected.