Combinatorics (Fall 2010)/Problem set 2

Problem 1

( Due to Karger )

8种颜色的小球，每种20只，放到6个盒子里。证明无论怎么放，一定有一个盒子包含两对不同颜色的球。

尝试推广到一般情况（自己设计如何推广）。

提示：用鸽笼原理。

Problem 2

一个图[math]\displaystyle{ G }[/math] 的 independence number [math]\displaystyle{ \alpha(G) }[/math] 为 [math]\displaystyle{ G }[/math] 中最大的独立集 (independent set) 的大小。证明Turán定理的对偶（dual）版本：

定理

如果图 [math]\displaystyle{ G }[/math] 有 [math]\displaystyle{ n }[/math] 个结点，[math]\displaystyle{ \frac{nk}{2} }[/math] 条边，[math]\displaystyle{ k\ge 1 }[/math]，则 [math]\displaystyle{ \alpha(G)\ge\frac{n}{k+1} }[/math]。

Problem 3

对 [math]\displaystyle{ a\ge 2 }[/math]，令 [math]\displaystyle{ Z_a(n) }[/math] 为符合如下条件的最小的 [math]\displaystyle{ k }[/math]：所有包含多于 [math]\displaystyle{ k }[/math] 个 1 的 [math]\displaystyle{ n\times n }[/math] 的 0-1 矩阵都必有[math]\displaystyle{ a\times a }[/math] 的全1的子矩阵。

1. 证明：如果一个二分图（bipartite graph）[math]\displaystyle{ G(V_1,V_2,E) }[/math] 有 [math]\displaystyle{ |V_1|=|V_2|=n }[/math]（即左、右两边各[math]\displaystyle{ n }[/math]个点）且不包含子图 [math]\displaystyle{ K_{a,a} }[/math]（左、右两边各[math]\displaystyle{ a }[/math]个点的完全二分图），则 [math]\displaystyle{ |E|\le Z_a(n) }[/math]。
2. 证明：[math]\displaystyle{ Z_a(n)=\Omega(n^{2-2/a}) }[/math]。（提示：用概率法）