Structural Graph Theory

Abstract

In this thesis we consider four different problems in structural graph theory: We start studying the structure of graphs having a nowhere-zero 5-flow. We give a cha- racterization of the graphs that have a nowhere-zero 5-flow in terms of the existence of a (1, 2)-factor. For the second problem we introduce a new type of labeling of graphs that we call additive coloring. This coloring is a variation of the injective coloring. Indeed, it is an injective colo- ring with arithmetic restrictions determined by the graph. We study the properties and the structure of graphs admitting this type of labeling. Moreover, we study the computational complexity of the problem of computing this labeling for a graph with a fixed number of colors. In the third problem we study how the structure of caterpillars is encoded by the chromatic symmetric function or, equivalently, the U-polynomial. Stanley conjectured that the symme- tric chromatic polynomial distinguishes non-isomorphic trees. In this thesis we prove that the conjecture is true for proper caterpillars (caterpillars without vertices of degree 2). Finally, we study the structure of infinite graphs having a complete graph as a minor or as a topological minor. It is known that bounds on the degree of the vertices is not enough to ensure the existence of a complete...

V práci studujeme čtyři problémy ze strukturální teorie grafů. Nejprve se zabýváme strukturou grafů které mají nikde nenulový 5-tok. Podáme charakteri- zaci takových grafů pomocí existence (1, 2)−faktorů. Ve druhé části zavedeme nový typ dekorace vrcholů grafu, kterému říkáme aditivní barvení. Aditivní barvení je injektivní barvení s omezeními danými grafem. Studujeme strukturu grafů které mají tuto dekoraci, a související algoritmické otázky. Ve třetí časti studujeme hypotézu kterou formuloval před asi dvaceti lety R. Stanley: je pravda, že U-polynom rozlišuje neizomorfní stromy? Dokážeme tuto hypotézu pro stromy- housenky bez vrcholů stupně dva. O tento výsledek se v minulých letech snažila řada vědců, například S. Noble. Ve čtvrté části studujeme strukturu nekonečných grafů které mají uplný graf jako minor nebo topologický minor. Klíčová slova: graf, nikde nenulový tok, faktor grafu, barvení grafů, izomorfismus grafů, strom, U-polynom, minor, topologický minor.