Pelabelan E-cordial pada Graf Hasil Cartesian Product Kholis Widyasmedi, R. Heri Soelistyo Program Studi Matematika Jurusan Matematika Fakultas Sains dan Matematika Universitas Diponegoro Email:
[email protected] ABSTRAK Diberikan sebuah graf πΊ = (π, πΈ). Pelabelan e-cordial adalah pemetaan biner π: πΈ β {0,1} yang menginduksi pelabelan titik yang didefinisikan dengan π β = π’π£ππΈ π π’π£ (πππ 2); sehingga memenuhi ππ 0 β ππ (1) β€ 1 dan π£π 0 β π£π (1) β€ 1 . Syarat perlu untuk sebuah graf G, untuk memenuhi sebuah pelabelan e-cordial adalah π β’ 2(πππ 4). Sedangkan Graf πΎπ adalah ecordial untuk semua π β’ 2(πππ 4) dan graf ππ adalah e-cordial jika dan hanya jika π β’ 1 πππ 4 . Graf G merupakan graf hasil cartesian product untuk beberapa graf yang dioperasikan dengan graf path P2yaitu πΎπ Γ π2 dan ππ Γ π2 adalah e-cordial untuk n genap serta ππ Γ π2 dan πΎ1,π Γ π2 adalah E-cordial untuk n ganjil. Kata kunci : Pelabelan E-cordial, cartesian product
1.
2.
Pendahuluan Pelabelan E-Cordial adalah sebuah pelabelan biner pada sisi yang menginduksi pelabelan pada titik dalam sebuah graf, dimana pelabelan E-cordial merupakan perluasan materi dari pelabelan Cordial yang dikenalkan oleh Cahit (1987) dan bersama Yilmaz memperkenalkan pelabelan E-cordial (1997). Dasar Teori Permasalahan dibatasi mengenai pelabelan e-cordial dengan graf sederhana, berhingga, terhubung dan tak berarah. Dan beberapa definisi sebagai berikut. Definisi 2.1 Sebuah Pemetaan π βΆ π πΊ β {0,1}dari graf G disebut pemetaan titik biner dari G dan π(π£) adalah pelabelan pada titik π£ dimana fungsi pemetaan tersebut menginduksi pelabelan pada sisi π = π’π£yang dinyatakan dengan πβ βΆ πΈ πΊ β {0,1} dan memenuhi rumus pelabelan sisi π β π = π’π£ = π π’ β π(π£) , sehingga didapatkan π£π (π) menyatakan banyaknya titik yang dilabelkan dengan π dan ππ (π) menyatakan banyaknya sisi yang dilabelkan dengan π dimana π berbobot 0 dan 1. Definisi 2.2 Sebuah pelabelan titik biner dari graf G disebut pelabelan cordial jika π£π 0 β π£π (1) β€ 1 dan π 0 β π(1) β€ 1 terpenuhi dan sebuah graf G disebut graf cordial jika kondisi diatas terpenuhi. Definisi 2.3 Hasilkali kartesianantarahimpunanAdanhimpunanB,ditulisAxBadalahsemuapasanganterurut (a,b) untukaβAdanbβB.
138
3. Pelabelan E-cordial 3.1 Pelabelan e-cordial pada Graf Definisi 3.1.1 Misalkan f adalah sebuah pelabelan sisi biner dari graf G=(V,E) yang memenuhi f:E(G)β {0,1} dan menginduksi pelabelan pada titik yang didefinisikan sebagai π β π£ = π’π£ππΈ π π’π£ (πππ 2), dimana π£ β π dan (π’π£) β πΈ. Fungsi f disebut fungsi pemetaan E-Cordial dari G jika memenuhi kondisi sebagai berikut: 1) ππ 0 β ππ (1) β€ 1; 2) π£π 0 β π£π (1) β€ 1; Dimana ππ 0 , ππ 1 berturut-turut menyatakan banyaknya sisi yang berlabel 0 dan 1, π£π 0 , π£π (1) berturut-turut menyatakan banyaknya titik yang berlabel dengan 0 dan 1. Lemma 3.1.2 Jika dalam sebuah pelabelan f dari beberapa graf memenuhi ππ 0 β ππ (1) β€ 1, maka π£π (1) β‘ 0(πππ 2). Bukti Diberikan sebuah pelabelan f, jika dalam pelabelan sisi dari sebuah graf G diberikan label 1, maka label sisi tersebut akan menginduksi dua titik yang insiden terhadap garis tersebut. Titik yang dilabelkan dengan 1, akan selalu berjumlah genap jika pada pelabelan sisinya memenuhi ππ 0 β ππ (1) β€ 1 tanpa memperhatikan banyak titik yang dilabelkan dengan 0. Sehingga banyaknya titik yang dilabelkan dengan 1 adalah π£π (1) β‘ 0(πππ 2). β Contoh
0
v1
v1
v1
1
1
1
1
v5
v2
0 0
0
v5
1 v2 1
0
1
1
1
1 0 1 v3 v4 v f (1) ο½ 2 οΊ 0(mod 2)
1
0
1 0 0 v3 v4 v f (1) ο½ 4 οΊ 0(mod 2)
v5 0
1
0 v2 1
1 1 1 v3 0 v4 v f (1) ο½ 4 οΊ 0(mod 2)
Gambar 1 Teorema 3.1.3 Syarat cukup dari pelabelan e-cordial, diberikan Graf G dengan V(G)=n. Jika π β’ 2(πππ 4), maka Graf G memenuhi pelabelan e-cordial. Bukti Diberikan sebuah graf G yang memiliki titik sebanyak π β‘ 2(πππ 4). Untuk memenuhi sebuah pelabelan e-cordial dibutuhkan titik yang memiliki pelabelan
139
π
dengan pelabelan yang sama yaitu π£π 0 = π£π 1 = . Didapatkan π£π 0 = 2
π
π£π 1 = 2 = 1(πππ 2), sehingga kontradiksi dengan Lemma 3.1.2. Jadi Graf G memenuhi Pelabelan e-cordial jika π β’ 2(πππ 4). β v1 v1
v2
1
1
0
0
v1
1
1
0
v5
0
0
1
0 0 v4
v4
1
v3
0
1
0
0
1 v2
v3
1
1
n οΊ 2(mod 4)
0 v2
1
v3
n οΊ 1(mod 4)
n οΊ 0(mod 4)
1
1
1
0
v1
1
v2
n οΊ 3(mod 4)
Gambar 2 Akibat 3.1.4 Jika G adalah sebuah graf dengan π β‘ 1(πππ 4) dan f adalah sebuah pelabelan e-cordial dari G maka π£π 0 = π£π 1 + 1 Bukti Diberikan sebuah graf G dengan titik sebanyak π β‘ 1 πππ 4 . Untuk memenuhi pelabelan e-cordial, v f (0) dan v f (1) haruslah memenuhi π£π 0 β π£π 1 β€ 1 dan menurut Lemma 3.1.2 banyaknya titik yang diberi label 1 adalah π£π 1 β‘ 0 πππ 2 . Agar memenuhi syarat tersebut, dimisalkan bahwa titik n=a+b, dimana a adalah jumlah titik yang berlabel 1 dan harus mempunyai banyak πβ1 pelabelan genap sehingga nilai π = 2 = 0 πππ 2 dan b adalah titik yang berlabel
0
π=πβπ =πβ
sebanyak π +1
π β1
πβ1 2
=
2π 2
β
π+1 2
=
π+1 2
,
sehingga
didapatkan nilai π = 2 = 2 + 1 = π + 1. Dari penjabaran tersebut didapatkan π£π 0 = π£π 1 + 1 di manaπ£π 1 = π dan π£π 0 = π. β Akibat 3.1.5 Jika G adalah sebuah graf dengan titik sebanyak π β‘ 3(πππ 4), dan f adalah sebuah pelabelan e-cordial dari G maka π£π 1 = π£π 0 + 1 Bukti Diberikan sebuah graf G dengan titik sebanyak π β‘ 3(πππ 4).. Untuk memuhi pelabelan e-cordial, π£π (0) dan π£π (1) harus memenuhi π£π 0 β π£π (1) β€ 1 dan menurut Lemma 3.1.2 nilai titik yang berlabel 1 adalah π£π (1) β‘ 0(πππ 2). Agar memenuhi syarat tersebut, dimisalkan bahwa titik n=a+b, dimana a adalah jumlah titik yang berlabel 1 dan harus mempunyai banyak pelabelan genap π+1 sehingga nilai π = 2 = 0(πππ 2) dan b adalah titik yang berlabel 0 bernilai π =πβπ = πβ π +1
π+1 2
=
2π 2
β
π β1 2
=
π β1 2
, sehingga didapatkan nilai π =
πβ1 2
=
β 1 = π β 1. Dari penjabaran tersebut didapatkan π£π 1 β 1 = π£π 0 atau π£π 1 = π£π 0 + 1 di mana π£π 1 = π dan π£π 0 = π. β 2
140
3.2 Pelabelan E-cordial pada graf komplit π²π dan graf Roda πΎπ Teorema 3.2.1[7] Graf komplit πΎπ adalah E -Cordial untuk semua π β’ 2(πππ 4) Bukti Dari Teorema 3.1.3 terbukti bahwa untuk memenuhi pelabelan E-cordial dari graf G adalah π β’ 2(πππ 4) dimana n adalah banyaknya titik dari G. Pada teorema 3.2.1 akan dibuktikan dengan induksi matematika dengan menambahkan sebuah titik π£π+1 yang adjacent terhadap semua titik pada graf πΎπ yang menghasilkan sebuah graf komplit πΎπ+1 , bahwa ketika sebuah graf komplit πΎπ +1 mempunyai titik sebanyak π + 1 β‘ 2 πππ 4 , tidak memenuhi pelabelan E-cordial yang disajikan pada tabel 1. Untuk kasus Titik πΎπ Sisi πΎπ Titik πΎπ+1 Sisi πΎπ+1 n οΊ 3(mod4)
v f (1) ο½ v f (0) ο« 1
e f (0) ο½ e f (1) ο« 1
v f (1) ο½ v f (0)
e f (1) ο½ e f (0)
n οΊ 0(mod4)
v f (1) ο½ v f (0)
e f (1) ο½ e f (0)
v f (1) ο½ v f (0) ο« 1
e f (1) ο½ e f (0)
n οΊ 1(mod4)
v f (0) ο½ v f (1) ο« 1
e f (1) ο½ e f (0)
v f (1) ο½ v f (0) ο« 2 e f (1) ο½ e f (0) ο« 1
n οΊ 2(mod4)
v f (1) ο½ v f (0) ο« 2 e f (1) ο½ e f (0) ο«1
v f (1) ο½ v f (0) ο« 1 e f (1) ο½ e f (0) ο« 1
Teorema 3.2.2[7] Graf Roda ππ adalah e-cordial jika dan hanya jika π β’ 1(πππ 4) Bukti Diketahui ππ e-cordial. Akan dibuktikan dengan kontraposisi, graf ππ merupakan graf yang e-cordial ketika π β’ 1(πππ 4). Diberikan graf rodaππ dengan π β‘ 1(πππ 4). Dari definisi graf rodaππ , graf tersebut memiliki titik sebanyak π + 1. Yang berakibat ketika π β‘ 1(πππ 4) , banyaknya titik pada graf roda ππ adalah π + 1 β‘ 2(πππ 4) dan dari Teorema 3.1.3, graf roda ππ bukan merupakan pelabelan e-cordial. Akan dibuktikan graf roda ππ E-Cordial jika π β‘ 0(πππ 4), π β‘ 2(πππ 4), π β‘ 3(πππ 4), kecuali untuk π β‘ 1(πππ 4). Diberikan π£1 , π£2 , β¦ π£π , π£π+1 sebagai titik penyusun dari graf ππ , dimana π + 1 adalah
141
banyaknya titik yang ada pada graf ππ dimana π1 , π2 , β¦ ππ sebagai sisi penyusun dari sisi sikel ke titik pusat graf ππ dan π1,2 , π2,3 , β¦ ππ,1 sisi luar sikel dari graf πΆπ , dimana πΆπ ο ππ . Didefinisikan pemetaan dari titik pada sisi sikel ke titik pusat dari graf roda ππ sebagai berikut π+1 1 jika 1 β€ π β€ 2 π ππ = πβ1 0 jika β€πβ€π 2 dan didefinisikan pemetaan sisi dari titik sikel dari graf roda ππ sebagai berikut 1 jika π β‘ 0(πππ 2) 0 jika π β‘ 1(πππ 2) Dari definisi tersebut akan dibuktikan bahwa graf roda ππ memenuhi pelabelan ecordial melalui 4 kasus sebagai berikut. Jika π β‘ 0 (πππ 4) maka didapatkan π£π 0 = π£π 1 + 1, Jika π β‘ 2 (πππ 4) maka didapatkan π£π 1 = π£π 0 + 1, Jika π β‘ 3 (πππ 4) maka didapatkan π£π 1 = π£π 0 . Sehingga, ππ adalah e-cordial jika π β’ 1(πππ 4). β π ππ,π+1 =
3.3 Pelabelan e-cordial pada Graf Hasil Cartesian Product Teorema 3.3.1 Graf Cartesian ProductπΎπ Γ π2 adalah E-cordial untuk n bilangan genap. Bukti Misalkan G adalah sebuah graf hasil cartesian product dari πΎπ Γ π2 dimana π πΊ = {π£ππ π = 1,2, β¦ , π πππ π = 1,2} adalah titik dari graf G. Pemetaan sisi pada graf πΎπ Γ π2 untuk 1 β€ π, π β€ π didefinisikan sebagai berikut π π£π1 π£π1 = 0 π π£π2 π£π2 = 1 1; π β‘ 0(πππ2) π π£π1 π£π2 = 0; yang lain Selanjutnya akan dibuktikan pelabelan titik pada graf cartesian productπΎπ Γ π2 memenuhi rumus π β π£ = π’π£ βπΈ π π’π£ (πππ 2). Sesuai definisi untuk pelabelan sisi, diperoleh perhitungan untuk pelabelan titik graf πΎπ pertama sebagai berikut, π β
π π£π1 =
π π£π1 π£π2 +
π(π£π1 π£π1 )
πππ 2
π = 1,2, β¦ , π
πβ π π=1
142
Analog dengan graf K n pertama, pelabelan titik graf K n kedua sebagai berikut π β
π π£π2 =
π π£π1 π£π2 +
π(π£π2 π£π2 )
πππ 2
π = 1,2, β¦ , π
πβ π π =1
Kondisi sisi dan titik Graf Cartesian ProductπΎπ Γ π2 yang e-cordial disajikan pada tabel 2. Kondisi titik
Kondisi sisi
π£π 0 = π£π 1 = π
π
π£π 0 = π£π 1 =
π2 2
Illustrasi 3.3.2 0 v11
0
0
0
0
v22
1
1
0
0
0
0
0 v31
v61
0
0
0
0 v51
1
1 1
1
1
1
1
1
1 1
0
v32
0 1
0
1
1
v12
1
0
0
0 1
v21
0
0
v62
1
1 1
v41
0 v42
1
1 1
1
v52
0
Gambar 3 Teorema 3.3.3 Graf Cartesian Product ππ Γ π2 adalah E-Cordial untuk n bilangan ganjil Bukti Misalkan G adalah sebuah graf hasil cartesian product dari ππ Γ π2 dimana π πΊ = {π£ππ π = 1,2, β¦ , π, π + 1 πππ π = 1,2} adalah titik dari graf G. Pemetaan sisi pada graf ππ Γ π2 untuk 1 β€ π, π β€ π + 1 didefinisikan sebagai berikut π π£π1 π£π1 = 0 π π£π2 π£π2 = 1 1; π β‘ 0(πππ2) π π£π1 π£π2 = 0; yang lain Selanjutnya akan dibuktikan pelabelan titik pada graf cartesian productππ Γ π2 memenuhi rumus π β π£ = π’π£ βπΈ π π’π£ (πππ 2). Sesuai definisi untuk pelabelan sisi, diperoleh perhitungan untuk pelabelan titik graf ππ pertama sebagai berikut,
143
π+1 β
π π£π1 =
(π π£π1 π£π2 +
π π£π1 π£π1 + π π£π1 π£π1
πππ 2
πβ π πβ 0 π=πβ1
π = 1,2, . . π(πππ π) πβ 0 π=0=π
Analog dengan graf ππ pertama, pelabelan titik graf ππ kedua sebagai berikut π+1 β
π π£π2 =
(π π£π1 π£π2 +
π π£π1 π£π2 + π π£π2 π£π2
πππ 2
πβ π πβ 0 π=πβ1
π = 1,2, . . π(πππ π) πβ 0 π=0=π
Untuk titik pusat π β
π π£π1 = (π π£π1 π£π2 +
π(π£π1 π£π1 )) πππ 2
π = 1,2, β¦ , π
π(π£π2 π£π2 )) πππ 2
π = 1,2, β¦ , π
π=1 π
π β π£π2 = (π π£π1 π£π2 + π=1
Kondisi sisi dan titik Graf Cartesian Product ππ Γ π2 yang e-cordial disajikan pada tabel 3 Kondisi titik
Kondisi sisi 5π + 1 π£π 0 = π£π 1 = 2
π£π 0 = π£π 1 = π + 1
π
Illaustrasi 3.3.4 v11
v12
0
0 0
1
1
0
1
0 v51
0
0
0
1 v p1
v21 1
0 0
1
0
0
v52
v22 0
1 1
1
v41
0
0
1 v31
0
v32
0 v p2
1
1
1
1
0 1
1
1
1
0 v42
1
Gambar 4
144
Teorema 3.3.5 Graf Cartesian ProductπΏπ = ππ Γ π2 (dikenal sebagai graf tangga) adalah ECordial untuk n bilangan genap. Bukti Misalkan G adalah sebuah graf hasil cartesian product dari ππ Γ π2 dimana π πΊ = {π£ππ π = 1,2, β¦ , π πππ π = 1,2} adalah titik dari graf G. Pemetaan sisi pada graf ππ Γ π2 untuk 1 β€ π, π β€ π didefinisikan sebagai berikut π π£π1 π£π1 = 0 π π£π2 π£π2 = 1 1; π β‘ 0(πππ2) π π£π1 π£π2 = 0; yang lain Selanjutnya akan dibuktikan pelabelan titik pada graf cartesian productππ Γ π2 memenuhi rumus π β π£ = π’π£ βπΈ π π’π£ (πππ 2). Sesuai definisi untuk pelabelan sisi, diperoleh perhitungan untuk pelabelan titik graf ππ pertama sebagai berikut, π β π£π1 = (π π£π1 π£π2 + π+1 π = π β 1 ,π + 1 πβ π π(π£π1 π£π1 )(πππ 2) π=πβ1
Analog dengan graf ππ pertama, pelabelan titik ππ kedua sebagai berikut π β π£π2 = (π π£π1 π£π2 + π+1 π = π β 1 ,π + 1 πβ π π(π£π2 π£π2 )(πππ 2) π=πβ1
Kondisi sisi dan titik Graf Cartesian Productππ Γ π2 yang e-cordial disajikan pada tabel 4. Kondisi titik
Kondisi sisi 3π β 2 π£π 0 = π£π 1 = 2
π£π 0 = π£π 1 = π
π Illustrasi 3.3.6 v11
0
0
0
1 v12
v31
v21
1
0
0
1
1
1 v22
0
0
1
0
v51
v41
1
0
0
1
1
v32
1 v42
v61
0
0
1
0 v52
1
1
1
0 v62
Gambar 5
145
Teorema 3.3.7 Graf Cartesian Productπ΅π = πΎ1,π Γ π2 (dikenal sebagai graf buku) adalah ECordial untuk n bilangan ganjil. Bukti Misalkan G adalah sebuah graf hasil cartesian product dari πΎ1,π Γ π2 dimana π πΊ = {π£ππ π = 1,2, β¦ , π + 1 πππ π = 1,2} adalah titik dari graf G. Pemetaan sisi pada graf πΎ1,π Γ π2 untuk 1 β€ π, π β€ π + 1 didefinisikan sebagai berikut π π£π1 π£π1 = 0 π π£π2 π£π2 = 1 1; π β‘ 0(πππ2) π π£π1 π£π2 = 0; yang lain Selanjutnya akan dibuktikan pelabelan titik pada graf cartesian productπΎ1.π Γ π2 memenuhi rumus π β π£ = π’π£ βπΈ π π’π£ (πππ 2). Sesuai definisi untuk pelabelan sisi, diperoleh perhitungan untuk pelabelan titik graf πΎ1,π pertama sebagai berikut, π β π£π1 = (π π£π1 π£π2 + π π£π1 π£π1 )(πππ 2) π=π+1 Analog dengan graf πΎ1,π pertama, pelabelan titik πΎ1,π kedua sebagai berikut π β π£π1 = (π π£π1 π£π2 + π π£π2 π£π2 )(πππ 2) π=π+1 Sedangkan untuk titik pusat π£π Untuk titik pusat pertama π β π£π1 = (π π£π1 π£π2 + ππ=1 π(π£π1 π£π1 ))(πππ 2)
π = 1,2, β¦ π
Untuk titik pusat pertama π β π£π2 = (π π£π1 π£π2 +
π = 1,2, β¦ π
π π =1 π(π£π2 π£π2 ))(πππ
2)
Kondisi sisi dan titik Graf Cartesian ProductπΎ1,π Γ π2 yang e-cordial disajikan pada tabel 5 Kondisi titik π
π£π 0 = π£π 1 = π
Kondisi sisi 3π + 1 π£π 0 = π£π 1 = 2
146
Illustrasi 3.3.8
v21
1
v11
0
v22
0
0
v12
0
1
1 v31
1
1
0
0
v32
1
1 1
v p1
1 v52
0
0 1
0 v51
0
0 0
v p2
0
1 v41
1
v42
1
1
0
Gambar 6 4. Kesimpulan Sebuah graf merupakan graf e-cordial bila memenuhi syarat pelabelan pada sisi ππ 0 β ππ (1) β€ 1, pelabelan titik terinduksi dari pelabelan sisi dan diperoleh π£π 0 β π£π (1) β€ 1, dan memiliki titik sebanyak π οΊο― 2 (πππ 4).Graf Komplit πΎπ merupakan e-cordial bila π οΊο― 2 (πππ 4) dan graf Roda ππ merupakan ecordial bila π οΊο― 1 (πππ 4).Graf hasil operasi cartesian product yang dioperasikan dengan graf path π2 merupakan e-cordial bila memiliki jumlah titik π β‘ 0(πππ 2) pada graf penyusun utamanya. 5. Daftar Pustaka [1] Wilson, Robin J. dan John J Watkins. 1992. βGrafPengantarβ. Terjemahan oleh Theresia dan Tirta Seputro. Surabaya: University Press IKIP Surabaya. [2] Chartrand, G. and Lesniak, L. 1996. βGraphs & Digraphs, 3ππ edβ, London: Chapman & Hill. [3] Munir, Rinaldi. 2007. βMatematika Diskritβ. Bandung: Informatika Bandung. [4] Lipschutz Seymour dan Lipson, Marc Lars. 2002. βSeri Penyelesaian Soal Schaum Matematika Diskritβ. Terjemahan oleh Tim Editor Penerbit Salemba Teknika. Jakarta: Salemba Teknika. [5] Kumala, F. Z. 2012. βPelabelan Cordial pada Graf πΆπ (πΆπ )β. Fakultas Sains dan Matematika, Universitas Diponegoro.2012. Semarang : Undip. [6] Vaidya S. K., and N. B. Vyas. 2011. "E-Cordial Labelling for Cartesian Product of Some Graphsβ. CSCanada, Vol 3, No. 2, 11-15,. [7] Yilmaz, R. And Cahit, I. (1997). βE-Cordial Graphsβ, Ars.Combinatoria, No. 46 , 251-266.
147