Satz von König

Die maximale Größe eines matchings in einem bipartiten Graph G ist gleich der minimalen Größe eines vertex covers in G.

Beweis des Satzes von König

Sei M ein matching in G maximaler Größe. Wir konstruieren eine menge UV(G) wie folgt:
Für alle e={a,b}M füge a oder b zu U hinzu:
Wenn ein alternierender Pfad in b endet, wähle b. Sonst wähle a.

Behauptung: U ist ein minimales vertex cover von G.

  1. Minimalität: Minimalität ist klar. U deckt alle eM ab. Da kein vertex cover kleiner als das maximale matching sein kann (|X||M|), ist die Minimalität gegeben.
  2. Überdeckung: Zu zeigen: Wenn {a,b}E(G)M dann ist aU oder bU. Wenn aU, sind wir fertig. Also nehmen wir an, dass aU.
    • Behauptung: Es gibt einen alternierenden Pfad, der in b endet.
      1. Wenn aV(M), dann ist ab ein solcher Pfad.
      1. Sonst, ist aV(M) und es gibt bB mit {a,b}M. Da aU, endet ein alternierender Pfad P in b. Dann ist aber P=Pab ein alternierender Pfad, der in b endet.
    • Da M maximal es ist, kann P kein erweiternder Pfad sein. Also ist be für ein eM und wurde daher zu U hinzugefügt. Jede Kante ist somit durch U überdeckt.