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Edge Partition Counterexample 从“无桥”走到“两棵边不交生成树”的关键差距
|V| = 8 |E| = 18 ≥ 2|V| 无桥 三部分割:3 < 4 Exam answer

问题不在总边数,而在局部割容量不够

目标是把边分成红、蓝两份,且两份都连通。等价地,要找两棵边不交生成树。反例的缺口不是总边数,而是三部分割只有 3 条跨边,少于所需 4 条。

Translate 两份连通 ⇒ 两棵边不交生成树

连通生成子图含生成树;已有两棵边不交生成树时,剩余边可任意补给两边。

Condition 无桥只排除 1 边割

无桥只说明每个非平凡二分割至少有 2 条跨边,即“删一条边不断”。

Obstruction 三部分割需要 4 条跨边,这里只有 3 条

把顶点分成 {a}、{b}、其余顶点三块,跨块边只有 va、ab、bv。

图结构:K6 加一个挂在 v 上的三角形

主体足够稠密;缺口只在 {a}、{b}、其余顶点三块之间。
K6 边 瓶颈边 E1 需求 E2 需求 三部分割
K6 加挂三角形的边集二分反例 左上方是 K6,顶点 v 同时连接下方三角形 vabv。三角形的三条边是局部瓶颈。把顶点分成 {a}、{b}、其余顶点三块时,跨块边只有三条,不足以支持两棵边不交生成树。 v 1 2 3 4 5 a b 主体 K6 割点 v 瓶颈三角形:3 条边 va ab bv 目标等价于找两棵边不交生成树 连通生成子图必含生成树 所以不能只看总边数 构造只加 2 个新顶点 |V| = 6 + 2 = 8 |E| = 15 + 3 = 18 任删一条边仍有绕路 K6 内部本来很稠密 三角形删一边还剩路径 每一种颜色都要连通 a,b 红色至少 2 条三角形边 蓝色也至少 2 条三角形边 这是局部割的容量要求 看三部分割:{a} | {b} | 其余 跨块边只有 va, ab, bv 一棵生成树跨 3 块至少用 2 条 两棵就至少用 4 条 矛盾集中在三条瓶颈边 E1 至少要 2 条 E2 至少要 2 条 但总共只有 3 条

桥条件为什么太弱?

无桥只排除容量为 1 的割。本反例中 δ({a})、δ({b})、δ({a,b}) 都有 2 条边,所以删任意一条边仍连通。

真正缺什么?

两棵边不交生成树要求每个分割都有足够跨边。三块分割中,单棵树至少用 2 条,两棵树至少用 4 条。

反例卡在哪里?

对 {a} | {b} | V − {a,b},跨边只有 va, ab, bv 三条。它们能防桥,却不够支撑两份连通。

English exam answer template

Construct K6, choose a vertex v, and attach a triangle vabv. Then |V|=8, |E|=18≥2|V|, and no edge is a bridge.

If a partition E=E1⊔E2 made both (V,E1) and (V,E2) connected, then each part would need at least two of va,ab,bv.

Thus the two parts would need at least four such edges, but only three exist, a contradiction.

Mastery standard / 透彻掌握:explain “connected edge partition ⇔ two edge-disjoint spanning trees”.

Then explain why bridgeless only excludes 1-edge cuts, and write the 3<4 partition contradiction.

10-second final check: your answer must contain the graph construction, |V|=8 and |E|=18, no bridge, and the local cut contradiction 3<4.