Devoir type n°1 (1 h) - Exercice 2

25 min
40
On considère le graphe GG non orienté représenté ci-dessous et sa matrice d'adjacence MM (sommets rangés dans l'ordre alphabétique).

Barème : 8 points
Question 1

Donner la matrice d'adjacence MM du graphe GG .

Correction
Le coefficient de la ligne ii et de la colonne jj vaut 11 si les ii-ième et jj-ième sommets sont adjacents, et 00 sinon.
Finalement :
M=(0111010100110101010100010)M=\left(\begin{array}{ccccc} {0} & {1} & {1} & {1} & {0} \\ {1} & {0} & {1} & {0} & {0} \\ {1} & {1} & {0} & {1} & {0} \\ {1} & {0} & {1} & {0} & {1} \\ {0} & {0} & {0} & {1} & {0} \end{array}\right)

Question 2

À l'aide de la calculatrice, donner M2M^{2} et M3M^{3} .

Correction
D'après la calculatrice, on obtient :
M2=(3121112120213111213010101)M^{2}=\left(\begin{array}{ccccc} {3} & {1} & {2} & {1} & {1} \\ {1} & {2} & {1} & {2} & {0} \\ {2} & {1} & {3} & {1} & {1} \\ {1} & {2} & {1} & {3} & {0} \\ {1} & {0} & {1} & {0} & {1} \end{array}\right)
M3=(4556152522554616262312130)M^{3}=\left(\begin{array}{ccccc} {4} & {5} & {5} & {6} & {1} \\ {5} & {2} & {5} & {2} & {2} \\ {5} & {5} & {4} & {6} & {1} \\ {6} & {2} & {6} & {2} & {3} \\ {1} & {2} & {1} & {3} & {0} \end{array}\right)
Question 3

Combien y a-t-il de chemins de longueur 22 reliant AA à CC ? Les citer.

Correction
Soit GG un graphe et MM sa matrice d’adjacence.
Le nombre de chemins de longueur nn joignant le sommet ii au sommet jj est donné par le terme d’indice i,ji,j de la matrice MnM^{n}
Nous allons prendre la valeur de l'intersection entre la première ligne (en référence au sommet AA) et la troisième colonne (en référence au sommet CC)
Nous mettons en rouge\red{\text{en rouge}} cette valeur dans la matrice M2M^{2}
M2=(3121112120213111213010101)M^{2}=\left(\begin{array}{ccccc} {3} & {1} & {{\color{red}{2}}} & {1} & {1} \\ {1} & {2} & {1} & {2} & {0} \\ {2} & {1} & {3} & {1} & {1} \\ {1} & {2} & {1} & {3} & {0} \\ {1} & {0} & {1} & {0} & {1} \end{array}\right)
Il y a donc 2{\color{red}{2}} chemins de longueur 22 reliant le sommet AA au sommet CC .
Ce sont :
A−B−CA-B-C et A−D−CA-D-C

Question 4

Combien y a-t-il de chemins de longueur 33 allant de DD à EE ? Les citer.

Correction
Soit GG un graphe et MM sa matrice d’adjacence.
Le nombre de chemins de longueur nn joignant le sommet ii au sommet jj est donné par le terme d’indice i,ji,j de la matrice MnM^{n}
Nous allons prendre la valeur de l'intersection entre la quatrième ligne (en référence au sommet DD) et la cinquième colonne (en référence au sommet EE)
Nous mettons en rouge\red{\text{en rouge}} cette valeur dans la matrice M3M^{3}
M3=(4556152522554616262312130)M^{3}=\left(\begin{array}{ccccc} {4} & {5} & {5} & {6} & {1} \\ {5} & {2} & {5} & {2} & {2} \\ {5} & {5} & {4} & {6} & {1} \\ {6} & {2} & {6} & {2} & {{\color{red}{3}}} \\ {1} & {2} & {1} & {3} & {0} \end{array}\right)
Il y a donc 3{\color{red}{3}} chemins de longueur 33 allant du sommet DD au sommet EE .
Le seul sommet adjacent à EE est DD : un tel chemin s'écrit D−x−D−ED-x-D-E , où xx est un sommet adjacent à DD (AA , CC ou EE). Ce sont :
D−A−D−ED-A-D-E , D−C−D−ED-C-D-E et D−E−D−ED-E-D-E

Un chemin peut passer plusieurs fois par le même sommet ou la même arête.

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