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第6問

平面上の有限個の点が与えられ、各点は整数座標をもつ。座標軸のいずれかに平行な任意の直線 LL 上で、その直線 LL 上の白点数と赤点数の差の絶対値が高々 11 となるように、常に点を赤または白に塗り分けられるか。
ステップ 3/4: 奇次数頂点を含む成分を分解する
ざっくり言うと

奇次数頂点が 2k2k 個ある連結グラフは kk 本の道に分解でき、二部性により各道は二部を交互に通る。

2k odd-degree vertices⟹k edge-disjoint paths2k\text{ odd-degree vertices}\Longrightarrow k\text{ edge-disjoint paths}
詳しい解説

成分に 2k>02k>0 個の奇次数頂点があれば、標準的な道分解定理により辺を互いに素な kk 本の道(trail)に分ける。各道の辺を赤白交互に彩色する。道の内部頂点では各色一辺ずつが対になり、端点では一辺だけ余る。全ての道を合わせても各頂点の差は高々 11 である。