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解法: 反復吸収法によるKang–Kelly–Kühn–Methuku–Osthusの漸近的証明(2021年)

ステップ 1/8: エルデシュの500ドル問題:重なり合うクリークの彩色
ざっくり言うと

nn 個の友人グループを想像してほしい。それぞれ最大 nn 人からなり、任意の2つのグループは高々1人の共通メンバーしか共有しない。エルデシュ、ファーバー、ロヴァースは1972年、わずか nn 個の名前のリストから各人に役割名を割り当てて、各グループ内では全員が異なる名前を持つようにできると予想した——これはグループが決して重ならない場合に自明に必要となるのと同じ評価 nn である。この重なり合うクリークについての一見単純な主張は、50年近く証明に抵抗し続けた。

χ′(H)≤n\chi'(\mathcal{H}) \le n
詳しい解説

Kang、Kelly、Kuhn、Methuku、Osthus(2023年、序論)は、1972年にエルデシュ、ファーバー、ロヴァースが3つの同値な主張を予想したことを振り返る(1.1節参照)。そのうちグラフ理論的な読み方は:グラフ GG が nn 個のクリーク(それぞれ大きさ高々 nn)の和集合であり、どの2つのクリークも高々1つの頂点を共有するなら、GG の彩色数は高々 nn である、というものである。論文全体を通して用いられる同値な超グラフ彩色の定式化は:nn 個の頂点を持つ線形超グラフ H\mathcal{H}(任意の2つの辺が高々1つの頂点を共有するもの)について、彩色指数 χ′(H)\chi'(\mathcal{H})(交わる辺が異なる色を持つように超辺を彩色するのに必要な最小色数)が χ′(H)≤n\chi'(\mathcal{H}) \le n を満たす、というものである。エルデシュはこれを自身の3つのお気に入りの組合せ問題の1つと呼び、その難しさが明らかになるにつれ懸賞金を引き上げ、最終的に500ドルに達した。

このステップの用語
線形超グラフ
どの2つの相異なる超辺も高々1つの頂点で交わる超グラフ H\mathcal{H} のこと。通常のグラフ(すべての辺のサイズが 22)は自動的に線形である。
彩色指数
任意の2つの共通頂点を持つ辺が異なる色になるように(超)グラフの(超)辺を彩色するのに必要な最小色数 χ′(H)\chi'(\mathcal{H})。
このステップで使う知識