المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

الرياضيات
عدد المواضيع في هذا القسم 9761 موضوعاً
تاريخ الرياضيات
الرياضيات المتقطعة
الجبر
الهندسة
المعادلات التفاضلية و التكاملية
التحليل
علماء الرياضيات

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية
القيمة الغذائية للثوم Garlic
2024-11-20
العيوب الفسيولوجية التي تصيب الثوم
2024-11-20
التربة المناسبة لزراعة الثوم
2024-11-20
البنجر (الشوندر) Garden Beet (من الزراعة الى الحصاد)
2024-11-20
الصحافة العسكرية ووظائفها
2024-11-19
الصحافة العسكرية
2024-11-19

مراحل تطور جغرافية النقل - المرحلة الثالثة 1970 حتى وقتنا الحالي
3/12/2022
Galium and Health
10-12-2018
تفسير آية (100) من سورة المائدة
19-10-2017
رفاعة بن شداد البجلي
18-8-2017
هل تحاسب الحيوانات في الآخرة؟
17-1-2021
Proper Integral
25-8-2018

Cycle Polynomial  
  
1828   04:45 مساءً   date: 27-2-2022
Author : المرجع الالكتروني للمعلوماتيه
Book or Source : www.almerja.com
Page and Part : ...


Read More
Date: 12-2-2016 1559
Date: 27-4-2022 1957
Date: 8-4-2022 1800

Cycle Polynomial

One would think that by analogy with the matching-generating polynomial, independence polynomial, etc., a cycle polynomial whose coefficients are the numbers of cycles of length k would be defined. While no such polynomial seems not to have been defined in the literature (instead, "cycle polynomials" commonly instead refers to a polynomial corresponding to cycle indices of permutation groups), they are defined in this work.

The cycle polynomial, perhaps defined here for the first time, is therefore the polynomial

 C_G(x)=sum_(k=3)^nc_kx^k

whose coefficients c_k give the number of simple cycles present in a graph G on n nodes.

Since the smallest possible cycle is of length 3, cycle polynomials have polynomial degree at least 3. The polynomial degree of C_G(x) is the girth of G, and the graph is Hamiltonian iff the degree equals n.

In particular, c_n gives the number of Hamiltonian cycles, so a graph is Hamiltonian iff c_n!=0. A graph is triangle-free iff c_3=0, and square-free iff c_4=0.

Since cycle counts in a disconnected graph are the sum of cycle counts in its connected components, the cycle polynomial is additive over connected components.

The following table summarizes closed forms for the cycle polynomials of some common classes of graphs.

graph C(x)
book graph S_(n+1) square P_2 1/2nx^4[(n-1)x^2+2]
complete bipartite graph K_(n,n) 1/2sum_(k=2)^(n)(n; k)^2k!(k-1)!x^(2k)
complete graph K_n 1/2sum_(k=3)^(n)(n; k)(k-1)!x^k
cycle graph C_n x^n
gear graph (n(x^(2(n+1))-x^4))/(x^2-1)
helm graph x^n+(n(x^n-x)x^2)/(x-1)
ladder graph P_2 square P_n sum_(k=1)^(n)(n-k)x^(2k+2)
  =(x^4[x^(2n)+n(x^2-1)-1])/((x^2-1)^2)
Möbius ladder M_n x^(2n)-[x(x+1)]^n-[x(x-1)]^n+(n(x^(2(n+1))-x^4))/(x^2-1)
prism graph Y_n (nx^4(x^(2n-2)-1)+(x^2-1)x^n[(1-x)^n+(1+x)^n])/(x^2-1)
sunlet graph C_n circledot K_1 x^n
web graph [x(x+1)]^n-[x(x-1)]^n+(n(x^(2(n+1))-x^4))/(x^2-1)
wheel graph W_n x^(n-1)+(n-1)sum_(k=3)^(n)x^k
  =x^(n-1)+((n-1)x(x^2-x^n))/(x-1)

The following table summarizes the recurrence relations for cycle polynomials for some simple classes of graphs.

graph order recurrence
antiprism graph 7 p_n(x)=x^(10)p_(n-7)(x)+(3x^2+2x+2)p_(n-1)(x)-(2x^4+1)x^6p_(n-6)(x)+(x^6+2x+2)x^4p_(n-5)(x)+(3x^4-4x^3-5x^2-4x-1)x^2p_(n-4)(x)-(x^4+4x^3+7x^2+4x+1)p_(n-2)(x)-(2x^5-2x^4-4x^3-8x^2-5x-2)xp_(n-3)(x)
book graph S_(n+1) square P_2 3 p_n(x)=p_(n-3)(x)-3p_(n-2)(x)+3p_(n-1)(x)
gear graph 4 p_n(x)=x^4(-p_(n-4)(x))+2(x^2+1)x^2p_(n-3)(x)+2(x^2+1)p_(n-1)(x)-(x^4+4x^2+1)p_(n-2)(x)
helm graph 4 p_n(x)=x^2(-p_(n-4)(x))-(x^2+4x+1)p_(n-2)(x)+2(x+1)xp_(n-3)(x)+2(x+1)p_(n-1)(x)
ladder graph P_2 square P_n 3 p_n(x)=x^2p_(n-3)(x)-(2x^2+1)p_(n-2)(x)+(x^2+2)p_(n-1)(x)
Möbius ladder M_n 6 p_n(x)=(x-1)(x+1)x^6p_(n-6)(x)-2(x^4-x-1)x^4p_(n-5)(x)+2(x^2+x+1)p_(n-1)(x)-(4x^3+5x^2+4x+1)p_(n-2)(x)+(x^6+3x^4-4x^3-4x^2-4x-1)x^2p_(n-4)(x)-2(x^5-x^4-x^3-4x^2-2x-1)xp_(n-3)(x)
sunlet graph C_n circledot K_1 1 p_n(x)=xp_(n-1)(x)
web graph 6 p_n(x)=(x-1)(x+1)x^6p_(n-6)(x)-2(x^4-x-1)x^4p_(n-5)(x)+2(x^2+x+1)p_(n-1)(x)-(4x^3+5x^2+4x+1)p_(n-2)(x)+(x^6+3x^4-4x^3-4x^2-4x-1)x^2p_(n-4)(x)-2(x^5-x^4-x^3-4x^2-2x-1)xp_(n-3)(x)

The first few cycle polynomials for a number of graph families are summarized in the following table.

graph G_n OEIS n C_(G_n)(x)
antiprism graph   3 8x^3+15x^4+24x^5+16x^6
    4 8x^3+10x^4+24x^5+52x^6+56x^7+29x^8
    5 10x^3+10x^4+12x^5+35x^6+100x^7+160x^8+140x^9+56x^(10)
    6 12x^3+12x^4+12x^5+14x^6+48x^7+177x^8+388x^9+498x^(10)+...
cocktail party graph K_(n×2) A167986 2 x^4
    3 8x^3+15x^4+24x^5+16x^6
    4 32x^3+102x^4+288x^5+640x^6+960x^7+744x^8
complete graph K_n   3 x^3
    4 4x^3+3x^4
    5 10x^3+15x^4+12x^5
    6 20x^3+45x^4+72x^5+60x^6
    7 35x^3+105x^4+252x^5+420x^6+360x^7
crown graph   3 x^6
    4 6x^4+16x^6+6x^8
    5 30x^4+130x^6+270x^8+156x^(10)
    6 90x^4+680x^6+3330x^8+7776x^(10)+4800x^(12)
cycle graph C_n   3 x^3
    4 x^4
    5 x^5
    6 x^6
grid graph P_n square P_n   2 x^4
    3 4x^4+4x^6+5x^8
    4 9x^4+12x^6+26x^8+52x^(10)+76x^(12)+32x^(14)+6x^(16)
    5 16x^4+24x^6+61x^8+164x^(10)+446x^(12)+1100x^(14)+2102x^(16)+2436x^(18)+1874x^(20)+900x^(22)+226x^(24)
hypercube graph Q_n A085452 2 x^4
    3 6x^4+16x^6+6x^8
    4 24x^4+128x^6+696x^8+2112x^(10)+5024x^(12)+5376x^(14)+1344x^(16)
    5 80x^4+640x^6+6720x^8+68736x^(10)+591200x^(12)+4652160x^(14)+...
(n,n)-king graph   2 4x^3+3x^4
    3 16x^3+29x^4+52x^5+82x^6+92x^7+61x^8+16x^9
    4 36x^3+79x^4+176x^5+430x^6+1096x^7+2727x^8+6184x^9+12224x^(10)+20404x^(11)+27555x^(12)+...
(n,n)-knight graph   2 x^8
    3 4x^4+20x^6+32x^8+68x^(10)+82x^(12)+16x^(14)
    4 22x^4+164x^6+892x^8+3864x^(10)+13042x^(12)+27836x^(14)+37193x^(16)+30144x^(18)+13108x^(20)+2384x^(22)+120x^(24)
ladder graph P_2 square P_n   2 x^4
    3 2x^4+x^6
    4 3x^4+2x^6+x^8
    5 4x^4+3x^6+2x^8+x^(10)
    6 5x^4+4x^6+3x^8+2x^(10)+x^(12)
prism graph Y_n   3 2x^3+3x^4+6x^5+3x^6
    4 6x^4+16x^6+6x^8
    5 5x^4+2x^5+5x^6+20x^7+5x^8+10x^9+5x^(10)
    6 6x^4+8x^6+36x^8+36x^10+8x^(12)
    7 7x^4+7x^6+2x^7+7x^8+42x^9+7x^(10)+70x^(11)+7x^(12)+14x^(13)+7x^(14)
(n,n)-queen graph   2 4x^3+3x^4
    3 36x^3+122x^4+376x^5+976x^6+1984x^7+2761x^8+1960x^9
    4 124x^3+776x^4+4644x^5+26414x^6+141216x^7+696906x^8+3118200x^9+12423308x^(10)+43071536x^(11)+126154214x^(12)+299319152x^(13)+539006624x^(14)+654614112x^(15)+402364270x^(16)
(n,n)-rook graph   2 x^4
    3 6x^3+9x^4+36x^5+60x^6+72x^7+81x^8+48x^9
    4 32x^3+60x^4+288x^5+1248x^6+4032x^7+11952x^8+34368x^9+91296x^(10)+211968x^(11)+417264x^(12)+670464x^(13)+822528x^(14)+678912x^(15)+284112x^(16)



الجبر أحد الفروع الرئيسية في الرياضيات، حيث إن التمكن من الرياضيات يعتمد على الفهم السليم للجبر. ويستخدم المهندسون والعلماء الجبر يومياً، وتعول المشاريع التجارية والصناعية على الجبر لحل الكثير من المعضلات التي تتعرض لها. ونظراً لأهمية الجبر في الحياة العصرية فإنه يدرّس في المدارس والجامعات في جميع أنحاء العالم. ويُعجب الكثير من الدارسين للجبر بقدرته وفائدته الكبيرتين، إذ باستخدام الجبر يمكن للمرء أن يحل كثيرًا من المسائل التي يتعذر حلها باستخدام الحساب فقط.وجاء اسمه من كتاب عالم الرياضيات والفلك والرحالة محمد بن موسى الخورازمي.


يعتبر علم المثلثات Trigonometry علماً عربياً ، فرياضيو العرب فضلوا علم المثلثات عن علم الفلك كأنهما علمين متداخلين ، ونظموه تنظيماً فيه لكثير من الدقة ، وقد كان اليونان يستعملون وتر CORDE ضعف القوسي قياس الزوايا ، فاستعاض رياضيو العرب عن الوتر بالجيب SINUS فأنت هذه الاستعاضة إلى تسهيل كثير من الاعمال الرياضية.

تعتبر المعادلات التفاضلية خير وسيلة لوصف معظم المـسائل الهندسـية والرياضـية والعلمية على حد سواء، إذ يتضح ذلك جليا في وصف عمليات انتقال الحرارة، جريان الموائـع، الحركة الموجية، الدوائر الإلكترونية فضلاً عن استخدامها في مسائل الهياكل الإنشائية والوصف الرياضي للتفاعلات الكيميائية.
ففي في الرياضيات, يطلق اسم المعادلات التفاضلية على المعادلات التي تحوي مشتقات و تفاضلات لبعض الدوال الرياضية و تظهر فيها بشكل متغيرات المعادلة . و يكون الهدف من حل هذه المعادلات هو إيجاد هذه الدوال الرياضية التي تحقق مشتقات هذه المعادلات.