Hamiltonicity of hypercubes without k-snakes and k-coils

Abstract

Had (cívka) je indukovaná cesta (cyklus) v hyperkrychli. Jsou známí především problé- mem hada v krabici (cívky v krabici) snažící se najít nejdelšího hada (cívku) v hyperkrychli. Jejich zobecnění k-hadi (k-cívky) zachovávají vzdálenosti mezi každými dvěma svými vr- choly, které jsou vzdálené nejvýše k−1 v hyperkrychli. Studujeme je v souvislosti s Lockeho hypotézou. Ta říká, že vyvážené množině F ⊆ V (Qn) vadných vrcholů v hyperkrychli veli- kosti 2m se lze vyhnout Hamiltonovským cyklem pokud n ≥ m+2 a m ≥ 1. My ukazujeme, že pokud S je k-had (k-cívka) pro n ≥ k ≥ 6 (n ≥ k ≥ 7), pak Qn −V (S) je Hamiltonovsky laceabilní. Pro fixované k může být počet vrcholů k-cívky až exponenciální vzhledem k n. Představujeme pojem draka, což je indukovaný strom v hyperkrychli a jeho zobecnění na k-draka, který zachovává vzdálenost mezi každými dvěma svými vrcholy, které jsou vzdá- lené nejvýše k − 1 v hyperkrychli. Dokazujeme specifické lemma které bylo v Bakalářské práci pouze ověřeno počítačem a dokončuje tak důkaz tvrzení o Hamiltonovské laceabilitě hyperkrychlí bez n-draků.

A snake (coil) is an induced path (cycle) in a hypercube. They are well known from the snake-in-the-box (coil-in-the-box) problem which asks for the longest snake (coil) in a hypercube. They have been generalized to k-snakes (k-coils) which preserve distances between their every two vertices at distance at most k − 1 in hypercube. We study them as a variant of Locke's hypothesis. It states that a balanced set F ⊆ V (Qn) of cardinality 2m can be avoided by a Hamiltonian cycle if n ≥ m + 2 and m ≥ 1. We show that if S is a k-snake (k-coil) in Qn for n ≥ k ≥ 6 (n ≥ k ≥ 7), then Qn − V (S) is Hamiltonian laceable. For a fixed k the number of vertices of a k-coil may even be exponential with n. We introduce a dragon, which is an induced tree in a hypercube, and its generalization a k-dragon which preserves distances between its every two vertices at distance at most k−1 in hypercube. By proving a specific lemma from my Bachelor thesis that was previously verified by a computer, we finish the proof of the theorem regarding Hamiltonian laceability of hypercubes without n-dragons.