Bounds for the signless laplacian energy

The energy of a graph G is the sum of the absolute values of the eigenvalues of the adjacency matrix of G. The Laplacian (respectively, the signless Laplacian) energy of G is the sum of the absolute values of the differences between the eigenvalues of the Laplacian (respectively, signless Laplacian) matrix and the arithmetic mean of the vertex degrees of the graph. In this paper, among some results which relate these energies, we point out some bounds to them using the energy of the line graph of G. Most of these bounds are valid for both energies, Laplacian and signless Laplacian. However, we present two new upper bounds on the signless Laplacian which are not upper bounds for the Laplacian energy. © 2010 Elsevier Inc. All rights reserved.

Energy of line graphs

The energy of a graph is equal to the sum of the absolute values of its eigenvalues. The energy of a matrix is equal to the sum of its singular values. We establish relations between the energy of the line graph of a graph G and the energies associated with the Laplacian and signless Laplacian matrices of G. © 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

On the Faria's inequality for the Laplacian and signless Laplacian spectra: a unified approach

Let p(G)p(G) and q(G)q(G) be the number of pendant vertices and quasi-pendant vertices of a simple undirected graph G, respectively. Let m_L±(G)(1) be the multiplicity of 1 as eigenvalue of a matrix which can be either the Laplacian or the signless Laplacian of a graph G. A result due to I. Faria states that mL±(G)(1) is bounded below by p(G)−q(G). Let r(G) be the number of internal vertices of G. If r(G)=q(G), following a unified approach we prove that mL±(G)(1)=p(G)−q(G). If r(G)>q(G) then we determine the equality mL±(G)(1)=p(G)−q(G)+mN±(1), where mN±(1) denotes the multiplicity of 1 as eigenvalue of a matrix N±. This matrix is obtained from either the Laplacian or signless Laplacian matrix of the subgraph induced by the internal vertices which are non-quasi-pendant vertices. Furthermore, conditions for 1 to be an eigenvalue of a principal submatrix are deduced and applied to some families of graphs.

Extremal graphs for the sum of the two largest signless Laplacian eigenvalues

Let G be a simple graph on n vertices and e(G) edges. Consider the signless Laplacian, Q(G) = D + A, where A is the adjacency matrix and D is the diagonal matrix of the vertices degree of G. Let q1(G) and q2(G) be the first and the second largest eigenvalues of Q(G), respectively, and denote by S+ n the star graph with an additional edge. It is proved that inequality q1(G)+q2(G) e(G)+3 is tighter for the graph S+ n among all firefly graphs and also tighter to S+ n than to the graphs Kk _ Kn−k recently presented by Ashraf, Omidi and Tayfeh-Rezaie. Also, it is conjectured that S+ n minimizes f(G) = e(G) − q1(G) − q2(G) among all graphs G on n vertices.

Resultados espectrais relacionados com a estrutura dos grafos

Nesta tese são estabelecidas novas propriedades espectrais de grafos com estruturas específicas, como sejam os grafos separados em cliques e independentes e grafos duplamente separados em independentes, ou ainda grafos com conjuntos (κ,τ)-regulares. Alguns invariantes dos grafos separados em cliques e independentes são estudados, tendo como objectivo limitar o maior valor próprio do espectro Laplaciano sem sinal. A técnica do valor próprio é aplicada para obter alguns majorantes e minorantes do índice do espectro Laplaciano sem sinal dos grafos separados em cliques e independentes bem como sobre o índice dos grafos duplamente separados em independentes. São fornecidos alguns resultados computacionais de modo a obter uma melhor percepção da qualidade desses mesmos extremos. Estudamos igualmente os grafos com um conjunto (κ,τ)-regular que induz uma estrela complementar para um valor próprio não-principal $. Além disso, é mostrado que $=κ-τ. Usando uma abordagem baseada nos grafos estrela complementares construímos, em alguns casos, os respectivos grafos maximais. Uma caracterização dos grafos separados em cliques e independentes que envolve o índice e as entradas do vector principal é apresentada tal como um majorante do número da estabilidade dum grafo conexo.

Majorantes para a ordem de subgrafos induzidos k-regulares

Muitos dos problemas de otimização em grafos reduzem-se à determinação de um subconjunto de vértices de cardinalidade máxima que induza um subgrafo k-regular. Uma vez que a determinação da ordem de um subgrafo induzido k-regular de maior ordem é, em geral, um problema NP-difícil, são deduzidos novos majorantes, a determinar em tempo polinomial, que em muitos casos constituam boas aproximações das respetivas soluções ótimas. Introduzem-se majorantes espetrais usando uma abordagem baseada em técnicas de programação convexa e estabelecem-se condições necessárias e suficientes para que sejam atingidos. Adicionalmente, introduzem-se majorantes baseados no espetro das matrizes de adjacência, laplaciana e laplaciana sem sinal. É ainda apresentado um algoritmo não polinomial para a determinação de umsubconjunto de vértices de umgrafo que induz umsubgrafo k-regular de ordem máxima para uma classe particular de grafos. Finalmente, faz-se um estudo computacional comparativo com vários majorantes e apresentam-se algumas conclusões.

Bethe graphs attached to the vertices of a connected graph: a spectral approach

A weighted Bethe graph $B$ is obtained from a weighted generalized Bethe tree by identifying each set of children with the vertices of a graph belonging to a family $F$ of graphs. The operation of identifying the root vertex of each of $r$ weighted Bethe graphs to the vertices of a connected graph $\mathcal{R}$ of order $r$ is introduced as the $\mathcal{R}$-concatenation of a family of $r$ weighted Bethe graphs. It is shown that the Laplacian eigenvalues (when $F$ has arbitrary graphs) as well as the signless Laplacian and adjacency eigenvalues (when the graphs in $F$ are all regular) of the $\mathcal{R}$-concatenation of a family of weighted Bethe graphs can be computed (in a unified way) using the stable and low computational cost methods available for the determination of the eigenvalues of symmetric tridiagonal matrices. Unlike the previous results already obtained on this topic, the more general context of families of distinct weighted Bethe graphs is herein considered.