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Édition du: 05/03/2024

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TOURNOIS & GRAPHES

 

Définition et propriétés des graphes représentant des tournois.

Rappel: un graphe est tout simplement un ensemble de points reliés par des traits. Les points sont les sommets et les traits, les arêtes. Si toutes les arêtes sont présentes, le graphe est complet. Si les arêtes sont des flèches, le graphe est orienté.

Dans un tournoi, le graphe est orienté et complet.

      

 

Sommaire de cette page

>>> Tournois comme graphes

>>> Tournois réductibles et irréductibles

>>> Tournois fortement connexes

>>>  English corner

Débutants

Graphes

Dénombrement

 

Glossaire

Combinatoire

Anglais : Tournament, a n-tournament

 

 

Tournois comme graphes

haut

 

Définition

Un n-tournoi est un ensemble de n points étiquetés, dont chaque paire A, B est reliée soit par la ligne orientée AB, soit par la ligne orientée BA.

C'est un graphe complet: chaque sommet est relié à tous les autres.

Il est orienté: chaque arête est dirigée d'un sommet vers l'autre.

Chaque paire de sommet est relié par une arête et une seule.

 

Tournoi

Dans la représentation des tournois, les sommets sont les participants. L'arête représente une partie du tournoi. L'orientation indique le gagnant. Par exemple, sur la figure, C bat A; on dit que C domine A.

    

 

Exemple de tournoi à quatre

   

 

 

Propriété

Un tournoi à n participants possède Q = ½ n (n – 1) paires orientées.

En langage de graphe on dira: un graphe représentant un tournoi à n participants comprend Q arêtes.

 

Selon le choix de l'orientation des arêtes, il existe 2n graphes possibles. Pour un tournoi à trois participants, il y a 23 = 8 possibilités (Illustration).

 

 

Les huit graphes pour un 3-tournoi

      

 

Chemins passant par tous les sommets

Un tel chemin orienté est dit hamiltonien: il passe par tous les sommets, et cela une seule fois.

 

Théorème de Laszlo Redei (1934)

Tout tournoi à n participants (n fini) contient au moins un chemin (orienté) hamiltonien.

 

   

 

Exemple de chemin hamiltonien (vert)

  

 

Exemples de représentation de tournois à cinq et six sommets

 

 

Tournois réductibles et irréductibles

haut

 

Définition

Un tournoi est réductible si:

1.    les sommets peuvent être séparés en deux sous-ensembles non vides A et B;

2.    chaque arête joignant un point dans A à un point dans B est dirigée vers un point de B.

 

Dans le cas contraire, le tournoi est irréductible.

 

Cas des huit 3-tournois (voir figure complète )

Ils sont tous réductibles, sauf le premier (ici, à gauche)

 

 

Exemple de tournoi réductible à deux ensembles

Toutes les arêtes sortant de A pointent de A   vers B.   

 

 

Tournois fortement connexes

haut

 

Définition

Un sous-graphe d'un graphe orienté est fortement connexe si chaque sommet est atteignable à partir de chacun des autres sommets du sous-graphe.

 

Un graphe orienté est fortement connexe s'il existe un chemin dans chaque direction entre toute paire de sommets du graphe.

 

Les cinq maisons raccordées

Il s'agit d'un problème combinatoire dont la solution est la quantité de tournois fortement connexes >>>

 

 

Quantité de tournois fortement connexes de n sommets. Exemple pour 5 sommets la quantité est 544.

 

1, 0, 2, 24, 544, 22320, 1677488, 236522496, 64026088576, 33832910196480, 35262092417856512, 72926863133112198144, …

OEIS A054946

   

Anglais: Strongly connected component

 

 

English corner

An n-tournament is a set of n labeled points, each pair A, B of which is joined either by the oriented line AB or by the oriented line BA.

There are N = n(n –1)/2 such pairs and so Fn different n-tournaments, where Fn = 2N.

Voir Anglais pour le bac  et pour les affaires 

 

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Sites

*            Tournoi –Théorie des graphes – Wikipédia

*           La conjecture d’Ulam dans les Tournois –Youness Mezzan – pdf 104 pages – Tournois en paragraphe 2, page 24

*            Tournament – Wolfram MathWorld 

Cette page

http://villemin.gerard.free.fr/aMaths/Topologi/aaaGraph/Tournoi.htm