informatique (tronc commun des prépas scientifiques) · Chapitre 12 · Exercice de TD
Les puissances de la matrice comptent les chemins
Les graphes : modèle et représentations · niveau 3 (difficile)
Énoncé
Démontrer que le coefficient de la puissance -ième de la matrice d'adjacence correspond au nombre exact de chemins de longueur reliant le sommet au sommet .
Corrigé
Démonstration par récurrence sur la longueur :
- Initialisation () : , qui vaut bien 1 si l'arc existe (un chemin de longueur 1) et 0 sinon.
- Hérédité : Supposons la propriété vraie pour la longueur . Par définition du produit matriciel : Chaque terme comptabilise le nombre de chemins de longueur allant de à , prolongés par l'arc final si celui-ci existe (soit le nombre de chemins de longueur reliant à d'avant-dernier sommet ). La sommation sur l'ensemble des sommets intermédiaires possibles fournit la totalité des chemins de longueur , validant l'hypothèse au rang .