Graphe complet, chaînes, longueur d'une chaîne et distance - Exercice 2

20 min
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On considère le graphe GG représenté ci-dessous.
Une chaıˆne\red{\text{chaîne}} est une suite de sommets dans laquelle deux sommets consécutifs sont adjacents ; sa longueur\red{\text{longueur}} est son nombre d'arêtes. La distance\red{\text{distance}} entre deux sommets est la plus petite longueur d'une chaîne qui les relie.
Question 1

Les suites de sommets A−B−D−F−GA-B-D-F-G et A−D−E−GA-D-E-G sont-elles des chaînes ? Si oui, donner leur longueur.

Correction
Dans A−B−D−F−GA-B-D-F-G , les sommets AA et BB , BB et DD , DD et FF , FF et GG sont adjacents :
A−B−D−F−GA-B-D-F-G est une chaîne de longueur 44

Dans A−D−E−GA-D-E-G , les sommets AA et DD ne sont pas adjacents :
A−D−E−GA-D-E-G n'est pas une chaîne

Question 2

Donner une chaîne de longueur 55 reliant AA à GG .

Correction
Par exemple, A−B−C−D−E−GA-B-C-D-E-G est une chaîne (deux sommets consécutifs sont toujours adjacents) qui comporte 55 arêtes.
Question 3

Déterminer la distance entre AA et GG .

Correction
Il n'y a aucune arête entre un sommet de {A;B;C}\left\{A;B;C\right\} et un sommet de {E;F;G}\left\{E;F;G\right\} : toute chaîne reliant AA à GG passe donc par DD .
Comme AA et DD ne sont pas adjacents, il faut au moins 22 arêtes pour aller de AA à DD ; de même, il faut au moins 22 arêtes pour aller de DD à GG . Une chaîne reliant AA à GG a donc une longueur supérieure ou égale à 44 .
Or A−B−D−E−GA-B-D-E-G est une chaîne de longueur 44 .
Finalement :
la distance entre AA et GG est égale à 44

Question 4

Combien existe-t-il de chaînes de longueur 44 reliant AA à GG ? Les citer.

Correction
D'après la question 33 , une telle chaîne passe par DD et s'écrit A−x−D−y−GA-x-D-y-G , où xx est un voisin de AA (BB ou CC) et yy un voisin de GG (EE ou FF). Cela donne 2×2=42\times 2=4 chaînes :
A−B−D−E−GA-B-D-E-G ; A−B−D−F−GA-B-D-F-G ; A−C−D−E−GA-C-D-E-G ; A−C−D−F−GA-C-D-F-G
Ainsi :
il existe 44 chaînes de longueur 44 reliant AA à GG

Question 5

La plus grande distance entre deux sommets d'un graphe s'appelle le diamètre du graphe. Déterminer le diamètre de GG .

Correction
Deux sommets de {A;B;C;D}\left\{A;B;C;D\right\} sont à distance 11 , sauf AA et DD qui sont à distance 22 (A−B−DA-B-D). De même, deux sommets de {D;E;F;G}\left\{D;E;F;G\right\} sont à distance au plus 22 .
Si xx est dans {A;B;C}\left\{A;B;C\right\} et yy dans {E;F;G}\left\{E;F;G\right\} , toute chaîne qui les relie passe par DD , donc la distance entre xx et yy est la somme de leurs distances à DD . Or DD est à distance 11 de BB , CC , EE et FF , et à distance 22 de AA et de GG : la distance entre xx et yy est donc au plus 2+2=42+2=4 , et elle vaut 44 seulement pour AA et GG (question 33).
Finalement :
le diamètre de GG est égal à 44

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