割函数是子模函数

然而 Ishy 并不会证这个标题。但是 Ishy 会证那个最具标志性的不等式。


\(\mathrm{cut}(A)\) 表示点集 \(A\) 与其在流网络上的补集的切割值,\(\mathrm{cut}(A, B)\) 表示点集 \(A\)\(B\) 的广义切割值(即起点在 \(A\)、终点在 \(B\) 的边权和)。

\(A / B\) 表示 \(A\) 中去除掉包含于 \(B\) 中的元素后剩下的集合。

则有结论:

\[\begin{aligned} \newcommand\cut[1]{\mathrm{cut}#1} \colorbox{yellow}{$\cut(A \cup B) + \cut(A \cap B) \le \cut(A) + \cut(B)$} \\ \end{aligned} \]

证明:建议画个韦恩图出来,能够更加直观地理解推导过程。

\(\cut(A \cup B)\)

\[\begin{aligned} \cut(A \cup B) &= \cut(A \cup B, \overline{A \cup B}) \\ &= \cut(\overline{A \cup B}, A / B + B / A) + \cut(\overline{A \cup B}, A \cap B) \\ \end{aligned} \]

\(\cut(A \cap B)\)

\[\begin{aligned} \cut(A \cap B) &= \cut(A \cap B, A / B + B / A) + \cut(A \cap B, \overline{A \cup B}) \\ \end{aligned} \]

简化左式(以凑出一些项具有完整的 \(A , B\)):

\[\begin{aligned} LHS &= \cut(\overline{A \cup B}, A / B + B / A)+ \cut(\overline{A \cup B}, A \cap B) + \cut(A \cap B, A / B + B / A) + \cut(A \cap B, \overline{A \cup B}) \\ &= \cut(A \cap B, A / B + B / A) + \left( \cut(\overline{A \cup B}, A / B) + \cut(\overline{A \cup B}, A \cap B) \right) + \left( \cut(\overline{A \cup B}, B / A) + \cut(\overline{A \cup B}, A \cap B) \right) \\ &= \cut(A \cap B, A / B) + \cut(A \cap B, B / A) + \cut(\overline{A \cup B}, A) + \cut(\overline{A \cup B}, B) \\ \end{aligned} \]

展开右式(以贴合左式的形式):

\[\begin{aligned} RHS &= \cut(A, B / A + \overline{A \cup B}) + \cut(B, A / B + \overline{A \cup B}) \\ &= \cut(B, A / B) + \cut(A, B / A) + \cut(\overline{A \cup B}, A) + \cut(\overline{A \cup B}, B) \\ \end{aligned} \]

由于 \(\cut(B, A / B) \ge \cut(A \cap B, A / B)\)\(\cut(A, B / A) \ge \cut(A \cap B, B / A)\),所以 \(LHS \le RHS\)。得证。

posted @ 2024-01-15 22:21  Schucking_Sattin  阅读(26)  评论(0编辑  收藏  举报