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por Rodolfo Melchor Rubio hace 4 años

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Teoría de grafos(graficas) y Relaciones

Los grafos son estructuras esenciales en matemáticas y ciencias de la computación, caracterizadas por vértices y aristas que pueden ser dirigidas o no dirigidas. Los grafos no dirigidos permiten la libre circulación en ambas direcciones entre vértices, mientras que los dirigidos establecen un sentido único de conexión.

Teoría de grafos(graficas) y Relaciones

Teoría de grafos(graficas) y Relaciones

ÁRBOLES

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ÁRBOL GENERADOR DE MÍNIMO COSTE - ÁRBOL DE PESO MÍNIMO
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CUESTIÓN

- Si los pesos son distintos el árbol generador es único. - El que los pesos se repitan no obliga a que existan arboles generadores del mínimo coste distintos(puede ser único o puede no ser único).

ALGORITMO DE KRUSKAL

- Sea G no dirigido ponderado - El algoritmo de kruskal proporciona un árbol generador de mínimo coste - Si los pesos son distintos 2 a 2 el árbol generador de mínimo coste es único.

- Sea G un grafo no dirigido conexo ponderado G=(V,E). - Se llama árbol generador de G a todo subgrafo generador que sea conexo y aciclico. - Se llama árbol generador de mínimo coste de G a todo árbol generador de G cuyo coste sea menor o igual que el de cualquier otro árbol generador de G. - El árbol generador de mínimo coste de un grafo dado G no tiene por que ser único.
ÁRBOLES DIRIGIDOS CON RAIZ (ARBORESCENCIAS)
VIDEO SUGERIDO:Árboles dirigidos con raíz | 13/42 | UPV
EJEMPLOS DE RELACIONES

 La relación de adyacencia entre los vértices de una gráfica 𝐺 definida por las aristas en 𝐴(𝐺) es una relación simétrica y no reflexiva.  La relación “estar conectado con” sobre el conjunto de vértices de una gráfica 𝐺 es una relación de equivalencia.  En un árbol 𝑇 con raíz 𝑟, la relación 𝑅 definida como (𝑢, 𝑣) ∈ 𝑅 si 𝑢 ∈ 𝑟𝑇𝑣 es un orden parcial.

RELACIONES

- Cuando una relación es al mismo tiempo reflexiva, simétrica y transitiva se dice que es una relación de equivalencia. - Cuando una relación es simultáneamente reflexiva, anti-simétrica y transitiva se le llama un orden parcial.

PROPIEDADES

- Sea G= (V,E) un grafo dirigido con raíz V_0 - Sea G=(V,E) grafo subyacente de G Se verifica que: 1.- existe un camino y solo uno desde V_0 a cada uno de los demás vértices. 2. - IEI=IVI-1 3. - G es aciclico 4. – G es conexo 5. – G es árbol

Sea G un grafo dirigido G =(V,E) Se dice que G es unn arbol con raiz V_0 si es un grafo aciclico tal que todos los vertices a excepción de V_0tienen grado de tiene uno y V_0 grado de entrada ceroentrada

CARACTERIZACIÓN
a) G es un árbol b) G es simple y existe un único camino entre cada par de vértices c) G es aciclico y card(E) ”Numero de aristas”=card(V) ”Numero de vértices” =-1 d) G es conexo y card(E) ”Numero de aristas”=card(V) ”Numero de vértices” =-1
Sea g un grafo no dirigido G=(V,E) con IVI>1.
- Un grafo no dirigido G se dice que es un árbol si es conexo y aciclico. - Existe un tipo importante de gráficas que gracias a su simplicidad tienen muchas aplicaciones –en la práctica y dentro de la Teoría de gráficas misma-, las cuales reciben el nombre de árboles. - Un árbol es una gráfica conexa que no contiene ciclos.

APLICACIONES EN LA ACTUALIDAD

- Logística - Traductores de idiomas - Diseño de redes - Optimización en investigación operativa - Desarrollo de sensores en robótica - Genética - Estudio de las redes sociales - Química - Biología molecular - Ciencias de la computación - El modelo matemático para manipular un robot - El área didáctica y lúdica - También se han modelado laberintos y en los últimos años se ha creado una relación estrecha entre la Teoría de gráficas y la papiroflexia..

UN POCO DE HISTORIA

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CAMINOS

Si se piensa a los vértices de una gráfica como ciudades y a las aristas como carreteras, un camino corresponde a un viaje que comienza en cierta ciudad, pasa por varias ciudades y termina en alguna ciudad.
VÍDEO SUGERIDO: Grafo - camino, cadena, ciclo
COROLARIO

Una gráfica 𝐺 es conexa si y sólo si para cualquier par de vértices 𝑢, 𝑣 ∈ 𝑉(𝐺) existe una 𝑢𝑣-trayectoria en 𝐺.

CLASIFICACIÓN

 Un camino cerrado 𝑊 en el que todos los vértices son diferentes excepto el vértice inicial se llama un ciclo.

 Un camino 𝑊 que no repite vértices se llama trayectoria (camino elemental).

 Un camino 𝑊 que no repite aristas se denomina paseo (camino sencillo).

CONEXIDAD

 Cadena: toda sucesion finita alterna de vertices y aristas( resp. Arcos).  Cadena cerrada: a toda cadena en la que los vertices inicial y final coinciden.  Camino: a toda cadena en la que no se repiten ni vertices, ni aristas(resp. Arcos).  Ciclo: cadena en la que no se repite ninguna arista (resp. Arcos)., ni vertice a escepcion del inicial y el final.  Longitud de la cadena: Numero de aristas (resp. Arcos) que la conforman.  Longitud de la cadena, Longitud de la cadena, Longitud del camino y Longitud del ciclo: son los espacios (uecos) entre los vertices como lo explican en el siguiente video:

TEOREMA

Sea 𝐺 una gráfica y sean 𝑢, 𝑣 ∈ 𝑉(𝐺), entonces existe un 𝑢𝑣-camino en 𝐺 si y sólo si existe una 𝑢𝑣-trayectoria en 𝐺.

GRÁFICAS

Muchas situaciones de la vida real pueden ser esquematizadas por medio de diagramas construidos por puntos (vértices o nodos) y líneas (aristas o arcos) que conectan algunos pares de vértices, aunque eventualmente alguna línea puede unir un vértice consigo mismo. Estos esquemas, que facilitan la comprensión del problema a resolver, aparecen frecuentemente en disciplinas dispares y bajo nombres diversos, tales como: redes (en ingeniería y economía), sociogramas (en psicología), organigramas (en economía y planificación), etc.

GRAFOS

SEGUNDO VÍDEO SUGERIDO:Grafos etiquetados
VÍDEO SUGERIDO: S2.2- Caminos, cadenas y ciclos | | UPV
GRAFOS ETIQUETADOS

Esta clasificación es denominada como grafos etiquetados o grafos dirigidos con pesos. Este tipo de grafos concentran aristas que pueden poseer información adicional donde podemos reflejar nombres, costos, valores u otros datos. Estos grafos también son denominados como redes de actividad y el número asociado al arco, se le denomina factor de peso. Este grafo es el que más comúnmente utilizamos para representar situaciones de la vida real.

GRAFO NO DIRIGIDO

Los grafos no dirigidos son aquellos que constan un conjunto de vértices que están conectados a un conjunto de aristas de forma no direccional. Esto significa que una arista puede indistintamente recorrerse desde cualquiera de sus puntos y en cualquier dirección.

GRAFO DIRIGIDO
CONCEPTO

Un grafo dirigido conocido también como dígrafo consta de un conjunto de vértices y aristas donde cada arista se asocia de forma unidireccional a través de una flecha con otro. Las aristas dependiendo de su salida o ingreso reciben la calificación de entrante o saliente, la condición común, es que siempre tienen un destino hacia un nodo.