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Autores
Tipo Autor ou Orientador
Autor
Mariana Martins Ferreira da Cruz
Orientador
Celina Miraglia Herrera de Figueiredo
Co-orientador
Diana Sasaki de Souza Pereira
Teses, Dissertações e Outros
id
3290
Estrutura e Coloração Total dos Grafos Fulerenos
Algoritmos e Combinatória
Tese de Doutorado
21/5/2026
tituloi
  Nesta tese, investigamos problemas de coloração total e coloração total AVD em grafos fulerenos, enfatizando a interação entre estrutura combinatória e a obtenção de colorações com número mínimo de cores.A classe dos grafos fulerenos é particularmente relevante nesse contexto por reunir planaridade, cubicidade e cintura cinco, características que a colocam naturalmente no escopo de conjecturas clássicas sobre coloração. A partir desse quadro, desenvolvemos uma abordagem baseada em organização estrutural, decomposição e crescimento recursivo.Mostramos que os nanodiscos de fulereno são grafos Tipo 1, por meio de uma construção explícita de 4-coloração total baseada na camada central do grafo e em uma decomposição em blocos hemisféricos isomorfos. Além disso, provamos que os nanodiscos de fulereno e os nanotubos (0,5) e (0,6) admitem colorações totais AVD com cinco cores, sendo, portanto, AVD-Tipo 2. Adicionalmente, formalizamos operações locais de crescimento em grafos fulerenos, denominadas F-expansão e F_6-expansão, e estabelecemos condições de fronteira sob as quais os grafos gerados por essas operações permanecem Tipo 1 ou AVD-Tipo 2. Com isso, obtemos famílias infinitas de fulerenos geradas a partir de sementes adequadas, com padrões de coloração preservados.Os resultados obtidos fornecem novas evidências favoráveis à validade das conjecturas consideradas no âmbito da coloração total e da coloração total AVD para subclasses estruturadas de grafos cúbicos planares. Além disso, produzimos nesta tese construções explícitas e mostramos que técnicas baseadas em decomposição estrutural, simetria local e operações recursivas de expansão constituem ferramentas eficazes para o estudo da coloração em grafos fulerenos.
In this thesis, we investigate total coloring and AVD-total coloring problems in fullerene graphs, emphasizing the interplay between combinatorial structure and the construction of colorings using the minimum number of colors.The class of fullerene graphs is particularly relevant in this context because it combines planarity, being cubic, and girth five, features that naturally place it within the scope of classical coloring conjectures. Within this framework, we develop an approach based on structural organization, decomposition, and recursive growth.We show that fullerene nanodiscs are Type 1 graphs by means of an explicit 4-total coloring based on the central layer of the graph and on a decomposition into isomorphic hemispherical blocks. In addition, we prove that fullerene nanodiscs and the (0,5)- and (0,6)-nanotubes admit AVD-total colorings with five colors and therefore are AVD-Type 2. Additionally, we formalize local growth operations on fullerene graphs, called F-expansion and F_6-expansion, and establish boundary conditions under which the graphs generated by these operations remain Type 1 or AVD-Type 2. This yields infinite fullerene families generated from suitable seeds with preserved coloring patterns.The results obtained provide new positive evidence toward the validity of the conjectures considered in the contexts of total coloring and AVD-total coloring for structured subclasses of cubic planar graphs. Moreover, in this thesis, we provide explicit constructions and show that techniques based on structural decomposition, local symmetry, and recursive expansion operations constitute effective tools for the study of coloring in fullerene graphs.
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