舞會問題

舞會問題

舞會問題(problem of dance)亦稱婚姻問題或工作安排問題,是一類組合問題。設有n個男子和n個女子,每個男子與n個女子中的若干個互相認識,問這些男子和女子能否結成n對夫婦,使每對夫婦都是已經相互認識的。

基本介紹

  • 中文名:舞會問題
  • 外文名:problem of dance
  • 所屬學科:數學(組合學)
  • 別稱:婚姻問題或工作安排問題
基本介紹,荷爾的婚姻定理,舞會問題的解答,

基本介紹

舞會問題 設在一個學校里,每個男生認識k個女生,每個女生認識k個男生,問在一次舞會上,是否可使相識的男女共同起舞?
這個古典問題可以由荷爾的婚姻定理解決,下面先介紹婚姻定理。

荷爾的婚姻定理

在圖論中有這樣一個“二部圖的完美匹配充要條件定理”:
是一個二部圖,則Gn,m完美匹配若且唯若下述條件成立:
②對
,有
這個定理是1935年由荷爾(M.Hall)證明的,因此,又稱荷爾定理
沒有學過圖論的讀者,對此定理的理解似乎是困難的,但是,有趣的是換一種說法,就容易理解多了。
荷爾定理又稱婚姻定理,它解決了著名的婚姻問題:在一個由有限個小伙子所組成的集合中,如果每個小伙子認識幾個姑娘,問在什麼條件下可以使每個小伙子和他所認識的一個姑娘結婚?如果每個小伙子都與姑娘結婚,則稱該問題有解,婚姻定理給出了婚姻問題有解的充分必要條件。
婚姻定理可以這樣敘述:“婚姻問題有解的充分必要條件是:任意k個小伙子一共認識至少k個姑娘,這裡1≤k≤m,m表示小伙子的總數。”

舞會問題的解答

將男生作為點集X,女生作為點集Y,凡相識男女生之間均畫一連線,於是得二部圖G=(X,Y;E)。
易見,
其中,x∈X,y∈Y,在X中任取子集S⊂X,|S|個男生共認識k×|S|個女生,但每個女生,最多只認識k個男生,故
至少是|S|,亦即
恆成立。
根據荷爾定理,相識的男女共同起舞是可能的。

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