1

المرجع الالكتروني للمعلوماتية

تاريخ الرياضيات

الاعداد و نظريتها

تاريخ التحليل

تار يخ الجبر

الهندسة و التبلوجي

الرياضيات في الحضارات المختلفة

العربية

اليونانية

البابلية

الصينية

المايا

المصرية

الهندية

الرياضيات المتقطعة

المنطق

اسس الرياضيات

فلسفة الرياضيات

مواضيع عامة في المنطق

الجبر

الجبر الخطي

الجبر المجرد

الجبر البولياني

مواضيع عامة في الجبر

الضبابية

نظرية المجموعات

نظرية الزمر

نظرية الحلقات والحقول

نظرية الاعداد

نظرية الفئات

حساب المتجهات

المتتاليات-المتسلسلات

المصفوفات و نظريتها

المثلثات

الهندسة

الهندسة المستوية

الهندسة غير المستوية

مواضيع عامة في الهندسة

التفاضل و التكامل

المعادلات التفاضلية و التكاملية

معادلات تفاضلية

معادلات تكاملية

مواضيع عامة في المعادلات

التحليل

التحليل العددي

التحليل العقدي

التحليل الدالي

مواضيع عامة في التحليل

التحليل الحقيقي

التبلوجيا

نظرية الالعاب

الاحتمالات و الاحصاء

نظرية التحكم

بحوث العمليات

نظرية الكم

الشفرات

الرياضيات التطبيقية

نظريات ومبرهنات

علماء الرياضيات

500AD

500-1499

1000to1499

1500to1599

1600to1649

1650to1699

1700to1749

1750to1779

1780to1799

1800to1819

1820to1829

1830to1839

1840to1849

1850to1859

1860to1864

1865to1869

1870to1874

1875to1879

1880to1884

1885to1889

1890to1894

1895to1899

1900to1904

1905to1909

1910to1914

1915to1919

1920to1924

1925to1929

1930to1939

1940to the present

علماء الرياضيات

الرياضيات في العلوم الاخرى

بحوث و اطاريح جامعية

هل تعلم

طرائق التدريس

الرياضيات العامة

نظرية البيان

الرياضيات : نظرية البيان :

Reliability Polynomial

المؤلف:  Brown, J. I. and Colbourn, C. J.

المصدر:  "Roots of the Reliability Polynomial." SIAM J. Disc. Math. 5

الجزء والصفحة:  ...

20-4-2022

3205

Reliability Polynomial

Let G be a graph, and suppose each edge of G is independently deleted with fixed probability 0<=p<=1. Then the probability that no connected component of G is disconnected as a result, denoted C(p) is known as the reliability polynomial of G.

The reliability polynomial is directly expressible in terms of the Tutte polynomial of a given graph as

 C(p)=(1-p)^(n-c)p^(m-n+c)T(1,p^(-1)),

(1)

where n is the vertex count, m the edge count, and c the number of connected components (Godsil and Royle 2001, p. 358; error corrected). This is equivalent to the definition

 C(p)=sum_(j=1)^ma_j(1-p)^jp^(m-j),

(2)

where a_j is the number of subgraphs of the original graph G having exactly j edges and for which every pair of nodes in G is joined by a path of edges lying in subgraph S (i.e., S is connected and |S|=n), which is the definition due to Page and Perry (1994) after making the change p->1-p.

For example, the reliability polynomial of the Petersen graph is given by

 C(p)=(1-p)^9(704p^6+696p^5+390p^4+155p^3+45p^2+9p+1)

(3)

(Godsil and Royle 2001, p. 355).

The following table summarizes simple classes of graphs having closed-form reliability polynomials. Here, t=sqrt(1+2x+9x^2).

graph C(p)
banana tree (x-1)^(nk)
cycle graph C_n (1-p)^(n-1)[1+(n-1)p]
gear graph ((p-1)^(2n)[(-t+3p+1)^n+(t+3p+1)^n-2^(n+1)p^n])/(2^n)
ladder graph ((p-1)^(2n-1))/(2^nsqrt(p(9p+2)+1))[(3p-sqrt(p(9p+2)+1)+1)^n-(3p+sqrt(p(9p+2)+1)+1)^n]
pan graph (1-p)^n[1+(n-1)p]
path graph P_n (1-p)^(n-1)
star graph S_n (1-p)^(n-1)
sunlet graph C_n circledot K_1 (1-p)^(2n-1)[(1+(n-1)p]

The following table summarizes the recurrence relations for reliability polynomials for some simple classes of graphs.

graph order recurrence
cycle graph C_n 2 p_n(x)=-2(x-1)p_(n-1)(x)-(x-1)^2p_(n-2)(x)
gear graph 3 p_n(x)=(4x+1)(x-1)^2p_(n-1)(x)-x(3x+2)(x-1)^4p_(n-2)(x)+x^2(x-1)^6p_(n-3)(x)
ladder graph L_n 2 p_n(x)=(3x+1)p_(n-1)(x)-xp_(n-2)(x)
pan graph 2 p_n(x)=-2(x-1)p_(n-1)-(x-1)^2p_(n-2)(x)
path graph P_n 1 p_n(x)=(1-x)p_(n-1)(x)
star graph S_n 1 p_n(x)=(1-x)p_(n-1)(x)
sunlet graph C_n circledot K_1 2 p_n(x)=2(x-1)^2p_(n-1)(x)-(x-1)^4p_(n-2)(x)
wheel graph W_n 3 p_n(x)=-(3x+1)(x-1)p_(n-1)(x)-2x(x+1)(x-1)^2p_(n-2)(x)-x^2(x-1)^3p_(n-3)(x)

Nonisomorphic graphs do not necessarily have distinct reliability polynomials. The following table summarizes some co-reliability graphs.

n reliability polynomial graphs
4 -(-1+x)^3 claw graph, path graph P_4
5 (-1+x)^4 fork graph, path graph P_5, star graph S_5
5 (-1+x)^4(1+2x) bull graph, cricket graph, (3,2)-tadpole graph
5 (-1+x)^4(1+3x+4x^2) dart graph, kite graph

REFERENCES

Brown, J. I. and Colbourn, C. J. "Roots of the Reliability Polynomial." SIAM J. Disc. Math. 5, 571-585, 1992.

Chari, M. and Colbourn, C. "Reliability Polynomials: A Survey." J. Combin. Inform. System Sci. 22, 177-193, 1997.

Colbourn, C. J. The Combinatorics of Network Reliability. New York: Oxford University Press, 1987.

Ellis-Monaghan, J. A. and Merino, C. "Graph Polynomials and Their Applications I: The Tutte Polynomial." 28 Jun 2008. http://arxiv.org/abs/0803.3079.

Godsil, C. and Royle, G. Algebraic Graph Theory. New York: Springer-Verlag, pp. 354-358, 2001.

Page, L. B. and Perry, J. E. "Reliability Polynomials and Link Importance in Networks." IEE Trans. Reliability 43, 51-58, 1994.

Royle, G.; Alan, A. D.; and Sokal, D. "The Brown-Colbourn Conjecture on Zeros of Reliability Polynomials Is False." J. Combin. Th., Ser. B 91, 345-360, 2004.

EN

تصفح الموقع بالشكل العمودي