1. 预备知识
设是所有特征值的集合,则它们也称为有向图的特征值。因为是斜对称矩阵,所以它的特征值都是实数。定义有向图的斜能量等于这个图的所有特征值的绝对值之和,记为,则有。根据斜能量积分公式,对于两个阶定向图我们有:。
为方便起见,我们定义(或)为单圈图中的圈定向为+ (或−),以及为单圈图中的圈定向为任意定向*。如果,我们定义为双圈图中的圈定向是和双圈图中的圈定向是,其中。如果,定义为双圈图中的圈定向是,双圈图中的圈定向是,和双圈图中的圈定向是,其中。
根据文献[1] 对于一个有向图,我们只需要考虑偶圈的定向。为方面定义,我们采用文献[2] 图的记号。为了给出证明,我们给出一些注记:图,,及它们的定向如图1。令,是双圈图中具有个公共点的两个圈。如果,则包含两个圈;若,则包含三个圈。第三个圈我们记为,其中。不失一般性,假定。
引理1 [3] 令是一个无向图,是图的一个定向,则。其中,分别为有向图线性子图偶向圈的个数,奇向圈的个数。
引理2 [4] 令是一个具有个顶点条弧的有向图。若。
则,且等号成立当且仅当所有的有向四边形为偶定向,其中为中四边形的个数。
引理3 [5] 令是图的一条边,并且图不包含偶圈,则我们有
. (2.1)
通过等同于多项式(2.1)的系数,我们有
. (2.2)
此外,如果是图的一条悬挂边,则
Figure 1. Minimal skew energy of oriented bicyclic graphs
图1. 有向双圈图最小斜能量
2. 主要结论
定理1.是阶双圈图,基础图,则。
证明:我们通过对进行归纳假设证明。根据引理1我们可得到,,的斜特征多项式分别为:;;。
首先我们证明对于,。令。
情形1.1.。
情形1.1.1.。我们适当的在某一个上选择一条边使得是连通的。根据引理2,我们有
情形1.1.2.或者等于4。不失一般性,假定。我们在上选择一条边使得至少有4条边。根据引理2,我们有
情形1.1.3. 不论还是都不等于4。则或,。我们在任意的一个圈上选择一条边使得包含至少4条边。根据引理2。我们可以得到
情形1.2.。
情形1.2.1. 每一个圈长为4。则当时,在圈外我们有3个顶点,令作。令是图的一个悬挂点,与相邻,是图的一个悬挂点,与相邻,是图的一个悬挂点,与相邻。根据公式(2.3),我们有
情形1.2.2. 图中有两个圈长为4,记作,,则当时,。我们有两个顶点不属于。类似于情形1.2.1的证法,我们可以得到。
情形1.2.3. 图中仅有一个圈长为4,记作。如果,则当时,我们有三个顶点不属于。类似于情形1.2.1的证法,我们可以得证。若,我们在圈选择一条边使得。类似于情形1.1.2的证法,我们可以得到。
情形1.2.4. 图中不含圈长为4的圈。类似于情形1.1.3的证法,当时,结论成立。
假定,当时,对于任意的阶有向双圈图有。定义为图中悬挂点的数目。
若,则不含悬挂点。以下我们分三种情况进行考虑:
情形2.1.。令是的一条边以及是和的公共顶点。根据,以及引理2和4,我们有
由于当时。
情形2.2.。令是圈的一条边以及是和的公共顶点。根据引理2和引理4,我们有
情形2.3.。假定圈,由一条长为的路连接。令是圈的一条边,其中顶点的度为3。类似于情形2.1的证法,则。因此,当时。
当时,是图的一个悬挂点,以及它对应的悬挂边为。由于至少含有3条边,根据公式(2.2)及归纳假设,有
命题得证。
当时,类似于定理1对的讨论,为有向双圈图的第二小斜能量。因为则当时。类似于定理1对的讨论,我们可以得到不论还是为有向双圈图的最小斜能量当时。
定理2. 在所有阶有向双圈图中,当时,为有向双圈图第二小斜能量;当时,为有向双圈图第二小斜能量;当时,不论还是为有向双圈图最小斜能量。
参考文献