Ещё одна полезная задача, которую мы сейчас разберём, она утверждает, фактически, ну, вернее, даст нам понимание того, что у каждого дерева с заданным размером самой длинной цепи есть в некотором смысле центральная вершина, центр, от которого можно довольно быстро добраться до каждой из оставшихся вершин. Утверждение, которое мы сейчас хотим доказать, собственно, утверждение задачи, выглядит следующим образом: пусть длина самой длинной простой цепи... Самой длинной простой цепи в дереве равна 10 рёбрам. Будем мерить длину именно в количестве рёбер. Значит, вот длина самой длинной простой цепи в дереве равна 10, имеется в виду рёбрам. То есть самая длинная цепь, можно так сказать, состоит из 10 рёбер. Утверждается, что тогда найдётся в графе такая вершина, расстояние от которой, то есть длина кратчайшей цепочки от которой до любой другой вершины нашего графа не превосходит 5. Опять же, измеряем в терминах рёбер. Значит, тогда существует такая вершина, что для любой другой вершины, ну не знаю, скажем, x из V, расстояние от v до x не превосходит 5. Значит, буковкой ρ я ещё раз обозначаю длину самой короткой цепочки рёберной, то есть количество рёбер в самой короткой цепи, которая соединяет v и x. Просто так условно обозначил расстояние в графе буковкой ρ. Вот такое утверждение. Можно сказать, что вот эта вершина v является центром графа, если длина самой длинной цепочки 10, то существует вершина, от которой расстояние до любой другой по рёбрам не превосходит 5. Ну давайте, действительно, докажем этот факт. Нарисуем нашу цепь. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10. 11 в ней вершин, но 10 рёбер. Это вот самая длинная цепочка, которая только имеется в нашем дереве. В дереве, внимание, это очень важно, не в графе. В дереве. Давайте возьмём у этой цепочки центральную вершину. Вершин то 11, это нечётное число, поэтому серединка, очевидно, есть. Надо отступить на 1, 2, 3, 4, 5 рёбер, и вот эту центральную вершину обозначим v. А концевые вершины нашей цепи обозначим ну, скажем, u и w соответственно. Вот получается такая картина. Я утверждаю, что вот эта вершина v, которую я здесь нарисовал, и есть та самая вершина, расстояние от которой по рёбрам до любой другой вершины нашего дерева не превосходит 5. Ну, друзья, во всяком случае это верно по отношению к вершинам u и w. Действительно: 1, 2, 3, 4, 5. 1, 2, 3, 4, 5. Вот относительно этого самого длинного рёберного пути, конечно, она является центральной, вот эта вершинка, вершина v. Но это не есть доказательство всего утверждения. Давайте предположим, что есть какая-то вершина x. Предположим, существует какая-то вершина x из v, от которой кратчайший маршрут, идущий по рёбрам до v, имеет длину большую либо равную 6. Но друзья, мы имеем дело с деревом. Кратчайший маршрут — это в любом случае единственная простая цепь, которая соединяет вершины x и v, это просто одно из эквивалентных определений дерева, которое я доказывал на лекции. На лекции мы говорили, что дерево, в частности, это граф, у которого между любыми двумя вершинами есть единственная простая цепь. То есть если мы утверждаем, что вершина x, давайте я её изображу, такова, что от неё расстояние до вот этой вершины v больше либо равняется 6, то вот именно та единственная простая цепь, которая соединяет x и v, она-то и имеет длину 6 или выше. Ну пройти-то она может, конечно, как угодно, она простая. Она может пройти, например, вот так и уткнуться в вершину v, тогда, понятное дело, происходит сразу нарушение изначального условия, оказывается, что вот эта цепочка, идущая от x к v, ну и потом, например, перемещающаяся в w, она, конечно, является простой цепочкой и имеет длину при том 11. Ну я здесь плохо нарисовал, здесь 6 имеется в виду рёбер, и здесь ещё 5 рёбер. Так вот в сумме уже получится 11. Ну и видно, на самом деле, что как ни крути, либо до вершины w, либо до вершины u получится 11 рёбер. Там может быть какая-то другая картинка, я не буду сейчас стирать, но я имею в виду, что может быть какой-то вот такой, например, случай, когда x вот так вот по какому-то количеству рёбер соединяется с некоторой вершиной вот этой цепи и дальше уже идёт по этой цепи к вершине v. Но всё равно в таком случае вот это вот расстояние оказывается больше 10, и это противоречит тому, что наша цепь исходная была самой длинной. Она имела длину 10, но вот мы сейчас получаем противоречие с тем, что она самая длинная. То есть как бы эта цепочка ни подходила к вершине v, либо она вообще не использует рёбер вот этой исходной цепи (u, v)... (u, w), извините, либо она использует какие-то рёбра, ну и там на финальном этапе подходит к вершине v с какой-то определённой стороны. Ну получается, таким образом, за счёт единственности, о которой я только что говорил, что любые две вершины соединены единственной простой цепью. За счёт этого получается, что либо до вершины u, либо до вершины w расстояние выросло на 1, цепь оказалось длины большей, чем 10, а это противоречит условию нашей задачи. Всё. Таким образом, v действительно является центральной вершиной, и от неё до каждой другой вершины графа расстояние не превосходит 5.