Графы Джонсона, их случайные подграфы и некоторые их экстремальные характеристики
- Авторы: Райгородский А.М.1,2,3,4, Синельников-Мурылев П.С.5
-
Учреждения:
- Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), кафедра дискретной математики и лаборатория продвинутой комбинаторики исетевых приложений
- Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, механико-математический факультет
- Кавказский математический центр Адыгейского государственного университета
- Бурятский государственный университет, Институт математики и информатики
- Выпуск: Том 80, № 3 (2025)
- Страницы: 113-176
- Раздел: Статьи
- URL: https://bakhtiniada.ru/0042-1316/article/view/306757
- DOI: https://doi.org/10.4213/rm10233
- ID: 306757
Цитировать
Аннотация
Одним из очень важных объектов современной теории графов является так называемый граф Джонсона $G(n,r,s)$. Его вершинами служат все $C_n^r$ подмножеств мощности $r$ множества $\{1,…,n\}$, а ребром две вершины соединяются тогда и только тогда, когда пересечение соответствующих подмножеств имеет мощность $s$. Такие графы играют огромную роль в теории кодирования, в экстремальной комбинаторике и теории Рамсея, в комбинаторной геометрии и др. В обзоре рассказывается о применениях этих графов и о нескольких их характеристиках, среди которых число независимости, кликовое число и хроматическое число. Также мы уделяем внимание большому и активно развивающемуся в последнее время разделу теории, связанному с рассмотрением случайных подграфов графов Джонсона. Библиография: 135 названий.
Об авторах
Андрей Михайлович Райгородский
Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), кафедра дискретной математики и лаборатория продвинутой комбинаторики исетевых приложений; Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, механико-математический факультет; Кавказский математический центр Адыгейского государственного университета; Бурятский государственный университет, Институт математики и информатики
Email: mraigor@yandex.ru
доктор физико-математических наук, профессор
Петр Сергеевич Синельников-Мурылев
Автор, ответственный за переписку.
Email: petya670@gmail.com
без ученой степени, без звания
Список литературы
- Ф. Дж. Мак-Вильямс, Н. Дж. А. Слоэн, Теория кодов, исправляющих ошибки, Части I, II, Связь, М., 1979, 744 с.
- M. Kneser, “Aufgabe 360”, Jahresber. Dtsch. Math.-Ver., 58:2 (1956), 27
- А. М. Райгородский, Гипотеза Кнезера и топологические методы в комбинаторике, МЦНМО, М., 2011, 32 с.
- J. Matoušek, Using the {B}orsuk–{U}lam theorem, Lectures on topological methods in combinatorics and geometry, Universitext, Springer-Verlag, Berlin, 2003, xii+196 pp.
- М. Холл, Комбинаторика, Мир, М., 1970, 424 с.
- P. Erdős, G. Szekeres, “A combinatorial problem in geometry”, Compos. Math., 2 (1935), 463–470
- S. P. Radziszowski, “Small Ramsey numbers”, Electron. J. Combin., 1 (1994), Dynamic Survey 1, 30 pp.
- R. L. Graham, B. L. Rothschild, J. H. Spencer, Ramsey theory, Wiley-Intersci. Ser. Discrete Math. Optim., 2nd ed., John Wiley & Sons, Inc., New York, 1990, xii+196 pp.
- M. Campos, S. Griffiths, R. Morris, J. Sahasrabudhe, An exponential improvement for diagonal Ramsey, 2023, 57 pp.
- P. Gupta, N. Ndiaye, S. Norin, L. Wei, Optimizing the CGMS upper bound on Ramsey numbers, 2024, 18 pp.
- P. Balister, B. Bollobas, M. Campos, S. Griffiths, E. Hurley, R. Morris, J. Sahasrabudhe, M. Tiba, Upper bounds for multicolour Ramsey numbers, 2024, 17 pp.
- Н. Алон, Дж. Спенсер, Вероятностный метод, Бином. Лаборатория знаний, М., 2007, 320 с.
- А. М. Райгородский, Линейно-алгебраический метод в комбинаторике, 2-е изд., МЦНМО, М., 2007, 136 с.
- А. М. Райгородский, “Проблема Борсука и хроматические числа некоторых метрических пространств”, УМН, 56:1(337) (2001), 107–146
- A. M. Raigorodskii, “Coloring distance graphs and graphs of diameters”, Thirty essays on geometric graph theory, Springer, New York, 2013, 429–460
- A. M. Raigorodskii, “Cliques and cycles in distance graphs and graphs of diameters”, Discrete geometry and algebraic combinatorics, Contemp. Math., 625, Amer. Math. Soc., Providence, RI, 2014, 93–109
- П. Брасс, У. Мозер, Я. Пах, Открытые проблемы дискретной геометрии, МЦНМО, М., 2021, 448 с.
- A. Soifer, The mathematical coloring book. Mathematics of coloring and the colorful life of its creators, Springer, New York, 2009, xxx+607 pp.
- V. Boltyanski, H. Martini, P. S. Soltan, Excursions into combinatorial geometry, Universitext, Springer-Verlag, Berlin, 1997, xiv+418 pp.
- D. G. Larman, C. A. Rogers, “The realization of distances within sets in Euclidean space”, Mathematika, 19 (1972), 1–24
- R. Prosanov, “A new proof of the Larman–Rogers upper bound for the chromatic number of the Euclidean space”, Discrete Appl. Math., 276 (2020), 115–120
- N. G. de Bruijn, P. Erdős, “A colour problem for infinite graphs and a problem in the theory of relations”, Nederl. Akad. Wetensch. Proc. Ser. A, 54, = Indagationes Math., 13 (1951), 371–373
- P. Shuldiner, R. W. Oldford, The clique structure of Johnson graphs, 2022, 14 pp.
- А. С. Гусев, “Кликовые числа случайных подграфов некоторых дистанционных графов”, Пробл. передачи информ., 54:2 (2018), 73–85
- S. F. Jorgensen, On the clique covering numbers of Johnson graphs, 2025, 13 pp.
- Ф. Харари, Теория графов, 2-е изд., Едиториал УРСС, М., 2003, 300 с.
- C. J. Colbourn, J. H. Dinitz (eds.), Handbook of combinatorial designs, Discrete Math. Appl. (Boca Raton), 2nd ed., Chapman & Hall/CRC, Boca Raton, FL, 2007, xxii+984 pp.
- P. Keevash, The existence of designs, 2024 (v1 – 2014), 55 pp.
- P. Keevash, The existence of designs II, 2018, 64 pp.
- V. Rödl, “On a packing and covering problem”, European J. Combin., 6:1 (1985), 69–78
- P. Frankl, Z. Füredi, “Forbidding just one intersection”, J. Combin. Theory Ser. A, 39:2 (1985), 160–176
- P. Frankl, R. Wilson, “Intersection theorems with geometric consequences”, Combinatorica, 1:4 (1981), 357–368
- Z. Nagy, “A certain constructive estimate of the Ramsey number”, (Hungarian), Mat. Lapok, 23 (1972), 301–302
- P. Erdős, Chao Ko, R. Rado, “Intersection theorems for systems of finite sets”, Quart. J. Math. Oxford Ser. (2), 12 (1961), 313–320
- P. Keevash, D. Mubayi, R. M. Wilson, “Set systems with no singleton intersection”, SIAM J. Discrete Math., 20:4 (2006), 1031–1041
- Л. И. Боголюбский, А. М. Райгородский, “Замечание о нижних оценках хроматических чисел пространств малой размерности с метриками $ell_1$ и $ell_2$”, Матем. заметки, 105:2 (2019), 187–213
- A. Passuello, Semidefinite programming in combinatorial optimization with applications to coding theory and geometry, Ph.D. thesis, Univ. Bordeaux I, 2013, xvi+98 pp.
- R. Ahlswede, L. H. Khachatrian, “The complete intersection theorem for systems of finite sets”, European J. Combin., 18:2 (1997), 125–136
- P. Frankl, “The Erdős–Ko–Rado theorem is true for $n=ckt$”, Combinatorics (Keszthely, 1976), v. 1, Colloq. Math. Soc. Janos Bolyai, 18, North-Holland Publishing Co., Amsterdam–New York, 1978, 365–375
- R. M. Wilson, “The exact bound in the Erdős–Ko–Rado theorem”, Combinatorica, 4:2-3 (1984), 247–257
- N. N. Kuzjurin, “On the difference between asymptotically good packings and coverings”, European J. Combin., 16:1 (1995), 35–40
- R. C. Baker, G. Harman, J. Pintz, “The difference between consecutive primes. II”, Proc. London Math. Soc. (3), 83:3 (2001), 532–562
- D. Ellis, N. Keller, N. Lifshitz, “Stability for the complete intersection theorem, and the forbidden intersection problem of Erdős and Sos”, J. Eur. Math. Soc. (JEMS), 26:5 (2024), 1611–1654
- N. Keller, N. Lifshitz, “The junta method for hypergraphs and the Erdős–Chvatal simplex conjecture”, Adv. Math., 392 (2021), 107991, 95 pp.
- A. Kupavskii, D. Zakharov, “Spread approximations for forbidden intersections problems”, Adv. Math., 445 (2024), 109653, 29 pp.
- D. Cherkashin, “On set systems without singleton intersections”, Discrete Math. Lett., 14 (2024), 85–88
- Е. И. Пономаренко, А. М. Райгородский, “Новые оценки в задаче о числе ребер гиперграфа с запретами на пересечения”, Пробл. передачи информ., 49:4 (2013), 98–104
- A. Kupavskii, A. Sagdeev, D. Zakharov, Cutting corners, 2022, 16 pp.
- А. М. Райгородский, А. А. Сагдеев, “Об одной оценке в экстремальной комбинаторике”, Докл. РАН, 478:3 (2018), 271–273
- А. В. Бобу, А. Э. Куприянов, А. М. Райгородский, “Асимптотическое исследование задачи о максимальном числе ребер однородного гиперграфа с одним запрещенным пересечением”, Матем. сб., 207:5 (2016), 17–42
- P. Frankl, V. Rödl, “Forbidden intersections”, Trans. Amer. Math. Soc., 300:1 (1987), 259–286
- А. Е. Звонарeв, А. М. Райгородский, Д. В. Самиров, А. А. Харламова, “О хроматическом числе пространства с запрещенным равносторонним треугольником”, Матем. сб., 205:9 (2014), 97–120
- А. Е. Звонарев, А. М. Райгородский, “Улучшения теоремы Франкла–Рeдля о числе ребер гиперграфа с запрещенным пересечением и их следствия в задаче о хроматическом числе пространства с запрещенным равносторонним треугольником”, Геометрия, топология и приложения, Сборник статей. К 70-летию со дня рождения профессора Николая Петровича Долбилина, Труды МИАН, 288, МАИК “Наука/Интерпериодика”, М., 2015, 109–119
- А. А. Сагдеев, “Улучшенная теорема Франкла–Рeдля и некоторые ее геометрические следствия”, Пробл. передачи информ., 54:2 (2018), 45–72
- А. А. Сагдеев, “О теореме Франкла–Рэдла”, Изв. РАН. Сер. матем., 82:6 (2018), 128–157
- А. А. Сагдеев, “Об одной теореме Франкла–Уилсона”, Пробл. передачи информ., 55:4 (2019), 86–106
- P. Keevash, E. Long, “Frankl–Rödl-type theorems for codes and permutations”, Trans. Amer. Math. Soc., 369:2 (2017), 1147–1162
- T. Etzion, S. Bitan, “On the chromatic number, colorings, and codes of the Johnson graph”, Discrete Appl. Math., 70:2 (1996), 163–175
- A. E. Brouwer, T. Etzion, “Some new distance-4 constant weight codes”, Adv. Math. Commun., 5:3 (2011), 417–424
- Д. В. Карпов, Теория графов, МЦНМО, М., 2022, 560 с.
- А. М. Райгородский, “Еще немного о математике раскрасок”, Матем. просв., сер. 3, 31, МЦНМО, М., 2023, 55–73
- А. М. Райгородский, “Проблемы Борсука и Грюнбаума для решетчатых многогранников”, Изв. РАН. Сер. матем., 69:3 (2005), 81–108
- А. М. Райгородский, Системы общих представителей в комбинаторике и их приложения в геометрии, МЦНМО, М., 2023, 136 с.
- Д. Цветкович, М. Дуб, Х. Захс, Спектры графов. Теория и применение, Наук. думка, Киев, 1984, 384 с.
- А. Э. Гутерман, В. К. Любимов, А. М. Райгородский, А. С. Усачев, “О числах независимости дистанционных графов с вершинами в ${-1,0,1}^n$: оценки, гипотезы и приложения к проблемам Нельсона–Эрдеша–Хадвигера и Борсука”, Совр. матем. и ее приложения, 65 (2009), 82–100
- А. В. Бобу, О. А. Костина, А. Э. Куприянов, “Числа независимости и хроматические числа некоторых дистанционных графов”, Пробл. передачи информ., 51:2 (2015), 86–98
- J. Balogh, D. Cherkashin, S. Kiselev, “Coloring general Kneser graphs and hypergraphs via high-discrepancy hypergraphs”, European J. Combin., 79 (2019), 228–236
- G. M. Ziegler, “Coloring Hamming graphs, optimal binary codes, and the 0/1-Borsuk problem in low dimensions”, Computational discrete mathematics, Lecture Notes in Comput. Sci., 2122, LNCS Tutor., Springer-Verlag, Berlin, 2001, 159–171
- А. Б. Купавский, А. М. Райгородский, “О хроматическом числе $mathbb R^9$”, Фундамент. и прикл. матем., 14:5 (2008), 139–154
- A. Sidorenko, “What we know and what we do not know about Turan numbers”, Graphs Combin., 11:2 (1995), 179–199
- O. Pikhurko, “Constructions of Turan systems that are tight up to a multiplicative constant”, Adv. Math., 464 (2025), 110148, 11 pp.
- J. Balogh, A. Kostochka, A. Raigorodskii, “Coloring some finite sets in ${mathbb R}^n$”, Discuss. Math. Graph Theory, 33:1 (2013), 25–31
- LXXV Московская математическая олимпиада. Задачи и решения, МЦНМО, М., 2012, 71 с.
- D. Zakharov, “Chromatic numbers of Kneser-type graphs”, J. Combin. Theory Ser. A, 172 (2020), 105188, 16 pp.
- Д. А. Захаров, “О хроматических числах некоторых дистанционных графов”, Матем. заметки, 107:2 (2020), 210–220
- B. Bollobas, Random graphs, Cambridge Stud. Adv. Math., 73, 2nd ed., Cambridge Univ. Press, Cambridge, 2001, xviii+498 pp.
- S. Janson, T. Łuczak, A. Rucinski, Random graphs, Wiley-Intersci. Ser. Discrete Math. Optim., Wiley-Interscience [John Wiley & Sons], New York, 2000, xii+333 pp.
- A. Frieze, M. Karonski, Introduction to random graphs, Cambridge Univ. Press, Cambridge, 2016, xvii+464 pp.
- В. Ф. Колчин, Случайные графы, Физматлит, М., 2000, 256 с.
- R. Durrett, Random graph dynamics, Camb. Ser. Stat. Probab. Math., Cambridge Univ. Press, Cambridge, 2007, x+212 pp.
- R. van der Hofstad, Random graphs and complex networks, v. 1, Camb. Ser. Stat. Probab. Math., 43, Cambridge Univ. Press, Cambridge, 2017, xvi+321 pp.
- А. М. Райгородский, Модели интернета, 2-е изд., Интеллект, Долгопрудный, 2019, 64 с.
- А. М. Райгородский, Модели случайных графов, 3-е изд., МЦНМО, М., 2025, 135 с.
- P. Erdős, A. Renyi, “On random graphs. I”, Publ. Math. Debrecen, 6 (1959), 290–297
- P. Erdős, A. Renyi, “On the evolution of random graphs”, Magyar Tud. Akad. Mat. Kutato Int. Közl., 5 (1960), 17–61
- P. Erdős, A. Renyi, “On the evolution of random graphs”, Bull. Inst. Internat. Statist., 38:4 (1961), 343–347
- M. Krivelevich, B. Sudakov, “Pseudo-random graphs”, More sets, graphs and numbers, Bolyai Soc. Math. Stud., 15, Springer, Berlin, 2006, 199–262
- Ю. Д. Буртин, “О вероятности связности случайного подграфа $n$-мерного куба”, Пробл. передачи информ., 13:2 (1977), 90–95
- Л. И. Боголюбский, А. С. Гусев, М. М. Пядeркин, А. М. Райгородский, “Числа независимости и хроматические числа случайных подграфов в некоторых последовательностях графов”, Докл. РАН, 457:4 (2014), 383–387
- Л. И. Боголюбский, А. С. Гусев, М. М. Пядeркин, А. М. Райгородский, “Числа независимости и хроматические числа случайных подграфов некоторых дистанционных графов”, Матем. сб., 206:10 (2015), 3–36
- М. Е. Жуковский, А. М. Райгородский, “Случайные графы: модели и предельные характеристики”, УМН, 70:1(421) (2015), 35–88
- А. Р. Ярмухаметов, “Гигантская и мелкие компоненты в случайных дистанционных графах специального вида”, Матем. заметки, 92:6 (2012), 949–953
- M. Koshelev, “Spectrum of Johnson graphs”, Discrete Math., 346:3 (2023), 113262, 22 pp.
- B. Bollobas, P. Erdős, “Cliques in random graphs”, Math. Proc. Cambridge Philos. Soc., 80:3 (1976), 419–427
- D. W. Matula, “On the complete subgraphs of a random graph”, Proceedings of the second Chapel Hill conference on combinatorial mathematics and its applications (Univ. North Carolina, Chapel Hill, NC, 1970)), Univ. North Carolina, Chapel Hill, NC, 1970, 356–369
- A. M. Frieze, “On the independence number of random graphs”, Discrete Math., 81:2 (1990), 171–175
- V. Dani, C. Moore, “Independent sets in random graphs from the weighted second moment method”, Approximation, randomization, and combinatorial optimization, Lecture Notes in Comput. Sci., 6845, Springer, Heidelberg, 2011, 472–482
- T. Bohman, J. Hofstad, Two-point concentration of the independence number of the random graph, 2024 (v1 – 2022), 28 pp.
- М. М. Пядeркин, “О пороговой вероятности для устойчивости независимых множеств в дистанционном графе”, Матем. заметки, 106:2 (2019), 280–294
- A. J. W. Hilton, E. C. Milner, “Some intersection theorems for systems of finite sets”, Quart. J. Math. Oxford Ser. (2), 18 (1967), 369–384
- P. Frankl, “On intersecting families of finite sets”, J. Combin. Theory Ser. A, 24:2 (1978), 146–161
- P. Frankl, “A simple proof of the Hilton–Milner theorem”, Mosc. J. Comb. Number Theory, 8:2 (2019), 97–101
- J. Balogh, T. Bohman, D. Mubayi, “Erdős–Ko–Rado in random hypergraphs”, Combin. Probab. Comput., 18:5 (2009), 629–646
- B. Bollobas, B. P. Narayanan, A. M. Raigorodskii, “On the stability of the Erdős–Ko–Rado theorem”, J. Combin. Theory Ser. A, 137 (2016), 64–78
- J. Balogh, R. A. Krueger, Haoran Luo, “Sharp threshold for the Erdős–Ko–Rado theorem”, Random Structures Algorithms, 62:1 (2023), 3–28
- M. M. Pyaderkin, “On the stability of some Erdős–Ko–Rado type results”, Discrete Math., 340:4 (2017), 822–831
- Ф. А. Пушняков, “О количествах ребер в порожденных подграфах некоторых дистанционных графов”, Матем. заметки, 105:4 (2019), 592–602
- Н. А. Дубинин, Е. А. Неустроева, А. М. Райгородский, Я. К. Шубин, “Нижние и верхние оценки минимального числа ребер в некоторых подграфах графа Джонсона”, Матем. сб., 215:5 (2024), 71–95
- Н. М. Деревянко, С. Г. Киселев, “Числа независимости случайных подграфов некоторого дистанционного графа”, Пробл. передачи информ., 53:4 (2017), 3–15
- М. М. Пядeркин, “Числа независимости случайных подграфов некоторого дистанционного графа”, Матем. заметки, 99:2 (2016), 288–297
- M. Krivelevich, B. Sudakov, Van H. Vu, N. C. Wormald, “On the probability of independent sets in random graphs”, Random Structures Algorithms, 22:1 (2003), 1–14
- А. Райгородский, “Об одной ‘олимпиадной’ задаче про графы”, Квант, 2017, № 2, 2–8
- А. М. Райгородский, “Об устойчивости числа независимости случайного подграфа”, Докл. РАН, 477:6 (2017), 649–651
- E. Surya, L. Warnke, “On the concentration of the chromatic number of random graphs”, Electron. J. Combin., 31:1 (2024), P1.44, 18 pp.
- А. С. Гусев, “Новая верхняя оценка хроматического числа случайного подграфа дистанционного графа”, Матем. заметки, 97:3 (2015), 342–349
- M. M. Pyaderkin, “On the chromatic number of random subgraphs of a certain distance graph”, Discrete Appl. Math., 267 (2019), 209–214
- С. Г. Киселев, А. М. Райгородский, “О хроматическом числе случайного подграфа кнезеровского графа”, Докл. РАН, 476:4 (2017), 375–376
- A. Kupavskii, “On random subgraphs of Kneser and Schrijver graphs”, J. Combin. Theory Ser. A, 141 (2016), 8–15
- M. Alishahi, H. Hajiabolhassan, “Chromatic number of random Kneser hypergraphs”, J. Combin. Theory Ser. A, 154 (2018), 1–20
- A. Kupavskii, “Random Kneser graphs and hypergraphs”, Electron. J. Combin., 25:4 (2018), 4.52, 16 pp.
- S. Kiselev, A. Kupavskii, “Sharp bounds for the chromatic number of random Kneser graphs”, J. Combin. Theory Ser. B, 157 (2022), 96–122
- P. Erdős, “Graph theory and probability”, Canad. J. Math., 11 (1959), 34–38
- А. М. Райгородский, “Графы с большим хроматическим числом и большим обхватом”, Матем. просв., сер. 3, 20, МЦНМО, М., 2016, 228–237
- А. М. Райгородский, “О дистанционных графах, имеющих большое хроматическое число, но не содержащих больших симплексов”, УМН, 62:6(378) (2007), 187–188
- Е. Е. Демeхин, А. М. Райгородский, О. И. Рубанов, “Дистанционные графы, имеющие большое хроматическое число и не содержащие клик или циклов заданного размера”, Матем. сб., 204:4 (2013), 49–78
- А. А. Сагдеев, “О нижних оценках хроматических чисел дистанционных графов с большим обхватом”, Матем. заметки, 101:3 (2017), 430–445
- Р. И. Просанов, “Контрпримеры к гипотезе Борсука, имеющие большой обхват”, Матем. заметки, 105:6 (2019), 890–898
- А. Б. Купавский, “Явные и вероятностные конструкции дистанционных графов с маленьким кликовым и большим хроматическим числами”, Изв. РАН. Сер. матем., 78:1 (2014), 65–98
- M. Bucic, J. Davies, Geometric graphs with exponential chromatic number and arbitrary girth, 2024 (v1 – 2023), 53 pp.
- К. А. Михайлов, А. М. Райгородский, “О числах Рамсея для полных дистанционных графов с вершинами в ${0,1}^n$”, Матем. сб., 200:12 (2009), 63–80
- В. С. Карась, А. М. Райгородский, “О числах Рамсея для произвольных последовательностей графов”, Докл. РАН. Матем., информ., проц. упр., 502 (2022), 19–22
- А. М. Райгородский, “Об одной серии задач рамсеевского типа в комбинаторной геометрии”, Докл. РАН, 413:2 (2007), 171–173
- А. М. Райгородский, М. В. Титова, “О дистанционных подграфах графов в пространствах малых размерностей”, Совр. матем. и ее приложения, 76 (2012), 75–83
- A. B. Kupavskii, A. M. Raigorodskii, M. V. Titova, “New bounds for the distance Ramsey number”, Discrete Math., 313:22 (2013), 2566–2574
- N. Alon, A. Kupavskii, “Two notions of unit distance graphs”, The seventh European conference on combinatorics, graph theory and applications, CRM Series, 16, Edizioni della Normale, Pisa, 2013, 105–110
Дополнительные файлы
