Some Graph Laplacians and Variational Methods Applied to Partial Differential Equations on Graphs

In this dissertation we will be examining partial differential equations on graphs. We start by presenting some basic graph theory topics and graph Laplacians with some minor original results. We move on to computing original Jost graph Laplacians of friendly labelings of various finite graphs. We then continue on to a host of original variational problems on a finite graph. The first variational problem is an original basic minimization problem. Next, we use the Lagrange multiplier approach to the Kazdan-Warner equation on a finite graph, our original results generalize those of Dr. Grigor’yan, Dr. Yang, and Dr. Lin. Then we do an original saddle point approach to the Ahmad, Lazer, and Paul resonant problem on a finite graph. Finally, we tackle an original Schrödinger operator variational problem on a locally finite graph inspired by some papers written by Dr. Zhang and Dr. Pankov. The main keys to handling this difficult breakthrough Schrödinger problem on a locally finite graph are Dr. Costa’s definition of uniformly locally finite graph and the locally finite graph analog Dr. Zhang and Dr. Pankov’s compact embedding theorem when a coercive potential function is used in the energy functional. It should also be noted that Dr. Zhang and Dr. Pankov’s deeply insightful Palais-Smale and linking arguments are used to inspire the bulk of our original linking proof

Rotulações graciosas e rotulações semifortes em grafos

Orientador: Christiane Neme CamposTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de ComputaçãoResumo: Três problemas de rotulação em grafos são investigados nesta tese: a Conjetura das Árvores Graciosas, a Conjetura 1,2,3 e a Conjetura 1,2. Uma rotulação graciosa de um grafo simples G=(V(G),E(G)) é uma função injetora f de V(G) em {0,...,|E(G)|} tal que {|f(u)-f(v)|: uv em E(G)} = {1,...,|E(G)|}. A Conjetura das Árvores Graciosas, proposta por Rosa e Kotzig em 1967, afirma que toda árvore possui uma rotulação graciosa. Um problema relacionado à Conjetura das Árvores Graciosas consiste em determinar se, para todo vértice v de uma árvore T, existe uma rotulação graciosa de T que atribui o rótulo 0 a v. Árvores com tal propriedade são denominadas 0-rotativas. Nesta tese, apresentamos famílias infinitas de caterpillars 0-rotativos. Nossos resultados reforçam a conjetura de que todo caterpillar com diâmetro pelo menos cinco é 0-rotativo. Também investigamos uma rotulação graciosa mais restrita, chamada rotulação-alpha. Uma rotulação graciosa f de G é uma rotulação-alpha se existir um inteiro k, 0 <= k <= |E(G)|, tal que, para toda aresta uv em E(G), f(u) <= k < f(v) ou f(v) <= k < f(u). Nesta tese, apresentamos duas famílias de lobsters com grau máximo três que possuem rotulações-alpha. Nossos resultados contribuem para uma caracterização de todos os lobsters com grau máximo três que possuem rotulações-alpha. Na segunda parte desta tese, investigamos generalizações da Conjetura 1,2,3 e da Conjetura 1,2. Dado um grafo simples G = (V(G),E(G)) e um subconjunto L dos números reais, dizemos que uma função f de E(G) em L é uma L-rotulação de arestas de G e dizemos que uma função f da união de V(G) com E(G) em L é uma L-rotulação total de G. Para todo vértice v de G, a cor de v, C(v), é definida como a soma dos rótulos das arestas incidentes em v, se f for uma L-rotulação de arestas de G. Se f for uma L-rotulação total, C(v) é a soma dos rótulos das arestas incidentes no vértice v mais o valor f(v). O par (f,C) é uma L-rotulação de arestas semiforte (L-rotulação total semiforte) se f for uma rotulação de arestas (rotulação total) e C(u) for diferente de C(v) para quaisquer dois vértices adjacentes u,v de G. A Conjetura 1,2,3, proposta por Karónski et al. em 2004, afirma que todo grafo simples e conexo com pelo menos três vértices possui uma {1,2,3}-rotulação de arestas semiforte. A Conjetura 1,2, proposta por Przybylo e Wozniak em 2010, afirma que todo grafo simples possui uma {1,2}-rotulação total semiforte. Sejam a,b,c três reais distintos. Nesta tese, nós investigamos {a,b,c}-rotulações de arestas semifortes e {a,b}-rotulações totais semifortes para cinco famílias de grafos: as potências de caminho, as potências de ciclo, os grafos split, os grafos cobipartidos regulares e os grafos multipartidos completos. Provamos que essas famílias possuem tais rotulações para alguns valores reais a,b,c. Como corolário de nossos resultados, obtemos que a Conjetura 1,2,3 e a Conjetura 1,2 são verdadeiras para essas famílias. Além disso, também mostramos que nossos resultados em rotulações de arestas semifortes implicam resultados similares para outro problema de rotulação de arestas relacionadoAbstract: This thesis addresses three labelling problems on graphs: the Graceful Tree Conjecture, the 1,2,3-Conjecture, and the 1,2-Conjecture. A graceful labelling of a simple graph G=(V(G),E(G)) is an injective function f from V(G) to {0,...,|E(G)|} such that {|f(u)-f(v)| : uv in E(G)} = {1,...,|E(G)|}. The Graceful Tree Conjecture, posed by Rosa and Kotzig in 1967, states that every tree has a graceful labelling. A problem connected with the Graceful Tree Conjecture consists of determining whether, for every vertex v of a tree T, there exists a graceful labelling of T that assigns label 0 to v. Trees with such a property are called 0-rotatable. In this thesis, we present infinite families of 0-rotatable caterpillars. Our results reinforce a conjecture that states that every caterpillar with diameter at least five is 0-rotatable. We also investigate a stronger type of graceful labelling, called alpha-labelling. A graceful labelling f of G is an alpha-labelling if there exists an integer k with 0<= k <= |E(G)| such that, for each edge uv in E(G), either f(u) <= k < f(v) or f(v) <= k < f(u). In this thesis, we prove that the following families of lobsters have alpha-labellings: lobsters with maximum degree three, without Y-legs and with at most one forbidden ending; and lobsters T with a perfect matching M such that the contracted tree T/M has a balanced bipartition. These results point towards a characterization of all lobsters with maximum degree three that have alpha-labellings. In the second part of the thesis, we focus on generalizations of the 1,2,3-Conjecture and the 1,2-Conjecture. Given a simple graph G=(V(G),E(G)) and a subset L of real numbers, we call a function f from E(G) to L an L-edge-labelling of G, and we call a function f from V(G) union E(G) to L an L-total-labelling of G. For each vertex v of G, the colour of v, C(v), is defined as the sum of the labels of its incident edges, if f is an L-edge-labelling. If f is an L-total-labelling, C(v) is the sum of the labels of the edges incident with vertex v plus the label f(v). The pair (f,C) is a neighbour-distinguishing L-edge-labelling (neighbour-distinguishing L-total-labelling) if f is an edge-labelling (total-labelling) and C(u) is different from C(v), for every edge uv in E(G). The 1,2,3-Conjecture, posed by Kar\'onski et al. in 2004, states that every connected simple graph with at least three vertices has a neighbour-distinguishing {1,2,3}-edge-labelling. The 1,2-Conjecture, posed by Przybylo and Wozniak in 2010, states that every simple graph has a neighbour-distinguishing {1,2}-total-labelling. Let a,b,c be distinct real numbers. In this thesis, we investigate neighbour-distinguishing {a,b,c}-edge-labellings and neighbour-distinguishing {a,b}-total labellings for five families of graphs: powers of paths, powers of cycles, split graphs, regular cobipartite graphs and complete multipartite graphs. We prove that these families have such labellings for some real values a, b, and c. As a corollary of our results, we obtain that the 1,2,3-Conjecture and the 1,2-Conjecture are true for these families. Furthermore, we also show that our results on neighbour-distinguishing edge-labellings imply similar results on a closely related problem called detectable edge-labelling of graphsDoutoradoCiência da ComputaçãoDoutor em Ciência da Computação2014/16861-8FAPESPCAPE

Design revolutions: IASDR 2019 Conference Proceedings. Volume 2: Living, Making, Value

In September 2019 Manchester School of Art at Manchester Metropolitan University was honoured to host the bi-annual conference of the International Association of Societies of Design Research (IASDR) under the unifying theme of DESIGN REVOLUTIONS. This was the first time the conference had been held in the UK. Through key research themes across nine conference tracks – Change, Learning, Living, Making, People, Technology, Thinking, Value and Voices – the conference opened up compelling, meaningful and radical dialogue of the role of design in addressing societal and organisational challenges. This Volume 2 includes papers from Living, Making and Value tracks of the conference