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解法: レインボー木によるリンゲル予想の証明(2020年)

ステップ 1/8: リンゲルの1963年の予想:完全グラフを木で詰める
ざっくり言うと

nn 本の辺を持つ木は n+1n+1 個の頂点を持ち閉路を持たない——最も単純な連結形状である。リンゲルは問うた:2n+12n+1 個の点のすべての組が結ばれた完全グラフ K2n+1K_{2n+1} は、選んだ1つの木の 2n+12n+1 個のコピーへと、各辺をちょうど1回使って常に完璧に分割できるか?ワレツキは1882年に木が単なる長いパスである特別な場合を解決していた。リンゲルの1963年の予想は、木がどのように枝分かれしていても同じことが成り立つと主張する。

K2n+1 decomposes into 2n+1 edge-disjoint copies of any tree T with n edgesK_{2n+1} \text{ decomposes into } 2n+1 \text{ edge-disjoint copies of any tree } T \text{ with } n \text{ edges}
詳しい解説

モンゴメリー、ポクロフスキー、スダコフ(2021年、序論)は、リンゲルが1963年に予想1.1を提示したことを振り返る:K2n+1K_{2n+1} は nn 本の辺を持つ任意の木のコピーに分解できる。これはグラフ分解に関する最も古くよく知られた未解決問題の1つであり、以前は特別な木の形状(毛虫木、葉が最大 44 枚の木、頂点が最大 3535 個の木、その他)や、近似的・次数有界の制限付き(Joos-Kim-Kuhn-Osthusは次数有界の木について証明し、Ferber-SamotijおよびAdamaszek-Allen-Grosu-Hladkyは最大次数 O(n/log⁡n)O(n/\log n) について近似版を証明した)でしか検証されていなかった。この論文の主定理は、木の形や次数に関するあらゆる制限を取り除く:十分大きいすべての nn に対し、K2n+1K_{2n+1} は nn 本の辺を持つ任意の木 TT の 2n+12n+1 個のコピーに分解できる(定理1.2)。

このステップの用語
グラフ分解
グラフ GG の辺を、固定されたグラフ HH と同型な辺素な部分グラフへと分割し、GG の各辺がちょうど1つの HH のコピーに属するようにすること。
木
閉路を持たない連結グラフのこと。nn 本の辺を持つ木は自動的に n+1n+1 個の頂点を持つ。
このステップで使う知識