具有预定最大度数和谱半径的树的存在性
组合数学
2025-09-15 v3
摘要
众所周知,至少有 3 个顶点的树 T T T 的谱半径 ρ ( T ) \rho(T) ρ ( T ) 满足 1 4 ρ ( T ) 2 + 1 < Δ ( T ) ≤ ρ ( T ) 2 \frac 14\rho(T)^2+1<\Delta(T)\le \rho(T)^2 4 1 ρ ( T ) 2 + 1 < Δ ( T ) ≤ ρ ( T ) 2 ,其中 Δ ( T ) \Delta(T) Δ ( T ) 为 T T T 的最大度数。设 P \mathbb{P} P 表示所有非平凡树的谱半径集合。在本文中,我们研究逆问题:对于任意 α ∈ P \alpha \in \mathbb{P} α ∈ P 和满足条件 1 4 α 2 + 1 < r ≤ α 2 \frac 14\alpha^2+1<r\le \alpha^2 4 1 α 2 + 1 < r ≤ α 2 的整数 r r r ,是否存在一棵树 T T T 使得 Δ ( T ) = r \Delta(T)=r Δ ( T ) = r 且 ρ ( T ) = α \rho(T)=\alpha ρ ( T ) = α ?对于任意正整数 r r r 和正数 α \alpha α ,设 W r ( α ) {\mathscr W}_r(\alpha) W r ( α ) 表示一组非负实数集合,定义如下:α ∈ W r ( α ) \alpha\in {\mathscr W}_r(\alpha) α ∈ W r ( α ) ,且对于任意多集 { q i ∈ W r ( α ) : q i > 0 , 1 ≤ i ≤ s } \{q_i\in {\mathscr W}_r(\alpha): q_i>0, 1\le i\le s\} { q i ∈ W r ( α ) : q i > 0 , 1 ≤ i ≤ s } ,若 β : = α − ∑ i = 1 s q i − 1 ≥ 0 \beta:=\alpha-\sum\limits_{i=1}^sq_i^{-1}\ge 0 β := α − i = 1 ∑ s q i − 1 ≥ 0 且 s ≤ r − ⌈ β β + 1 ⌉ s\le r-\left \lceil \frac{\beta}{\beta+1}\right \rceil s ≤ r − ⌈ β + 1 β ⌉ ,则 β ∈ W r ( α ) \beta \in {\mathscr W}_r(\alpha) β ∈ W r ( α ) 。我们首先表明 0 ∈ W r ( α ) 0\in {\mathscr W}_r(\alpha) 0 ∈ W r ( α ) 当且仅存在一棵树 T T T 使得 Δ ( T ) ≤ r \Delta(T)\le r Δ ( T ) ≤ r 且 ρ ( T ) = α \rho(T)=\alpha ρ ( T ) = α 。直接由此可得 P \mathbb{P} P 正是满足 0 ∈ W ⌊ α 2 ⌋ ( α ) 0\in {\mathscr W}_{\lfloor\alpha^2\rfloor}(\alpha) 0 ∈ W ⌊ α 2 ⌋ ( α ) 的所有正数 α \alpha α 的集合。应用这一结论,我们证明对于任意两个正整数 r ≥ 2 r\ge 2 r ≥ 2 和 k k k ,是否存在一棵树 T T T 使得 Δ ( T ) = r \Delta(T)=r Δ ( T ) = r 且 ρ ( T ) = k \rho(T)=\sqrt k ρ ( T ) = k 当且仅当 1 4 k + 1 < r ≤ k \frac 14 k+1<r\le k 4 1 k + 1 < r ≤ k 。
引用
@article{arxiv.2504.06617,
title = {Existence of trees with prescribed maximum degrees and spectral radii},
author = {Fengming Dong and Ruixue Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.06617},
year = {2025}
}
备注
17 pages and 2 figures