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Drei gleich lange Arme: 0-Rotierbarkeit bei Längen drei und vier

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Für jedes ganzzahlige m >= 1 lässt sich in S(3,3,3,1^m) und S(4,4,4,1^m) jeder vorgegebene Knoten in einer grazilen Beschriftung mit Null versehen. Elf Grundbeschriftungen und ein Schwellen-Einfügelemma beweisen beide Fälle.

Ergebnis

Für jedes ganzzahlige m >= 1 sind S(3,3,3,1^m) und S(4,4,4,1^m) 0-rotierbar: Jeder vorgegebene Knoten kann in einer grazilen Beschriftung die Null tragen. Die Bäume haben jeweils drei gleich lange Arme und m zusätzliche Blätter am Mittelpunkt. Bei q Kanten verwendet eine grazile Beschriftung die Knotenwerte 0,...,q und die Beträge der Kantendifferenzen 1,...,q, jeweils genau einmal.

Beweisidee

Für m=1 decken fünf konkrete Beschriftungen alle Knotentypen der ersten Familie ab, sechs weitere die der zweiten. Ein Schwellen-Einfügelemma ergänzt anschließend Blatt für Blatt am Mittelpunkt. Dabei bleiben sowohl die erforderlichen Kantendifferenzen als auch der Knoten mit der Null erhalten. Die Induktion liefert die Aussage für jedes m, über die endlich vielen mit den beiliegenden Programmen geprüften Fälle hinaus.

Die Forschungsnotiz enthält die elf Beschriftungen, den Einfügebeweis mit zwei Fällen und die Einordnung der Vorarbeiten. Das Paket enthält die Grunddaten, Python-Prüfprogramme und Quelldateien. SHA-256: 86b4e0f5c01a8f43a4579894e891a3ef362c675280ca70a75b9df790b064b549.

Im öffentlichen Repository liegen die Grundzertifikate, Prüfprogramme und eine auf GitHub lesbare Kopie der bestehenden Forschungsnotiz.

Geltungsbereich und Vorarbeiten

Patterson formulierte 2017 eine weitergehende Vermutung zur 0-Rotierbarkeit von Spinnenbäumen. Andere Arbeiten behandeln die Graziliät oder 0-Rotierbarkeit verwandter Familien; auch eine ähnliche Methode zum Einfügen einer Beschriftungslücke wurde bereits beschrieben. Unsere gezielte Suche fand die beiden hier bewiesenen Aussagen für alle m nicht; die Publikationspriorität bleibt ungeklärt.

Der Beweis betrifft genau drei lange Arme, sämtlich der Länge drei oder sämtlich der Länge vier, und mindestens ein zusätzliches Blatt am Mittelpunkt.

Aussagen & Nachweise

SPIDER-333-LEAVES-0-ROTATABLE Beweis vorgelegt

Für jede ganze Zahl m >= 1 ist S(3,3,3,1^m) 0-rotierbar: Jeder vorgegebene Knoten kann in einer grazilen Beschriftung die Null tragen.

Formale Verifikation
Keine formale Verifikation
Prüfstatus
Intern geprüft
Nachweis
Five m=1 label certificates and the fixed-threshold insertion lemma; independent internal audit in graceful-spider-three-arms-proof.zip (SHA-256 86b4e0f5c01a8f43a4579894e891a3ef362c675280ca70a75b9df790b064b549), audit.md.
Geltungsbereich
Exactly three arms of length three and at least one additional center leaf; all integer m >= 1. No result for arbitrary spiders or arbitrary numbers of length-three arms. Publication priority unresolved.
Annahmen
Graceful labels use each integer 0..m+9 once; edge differences use 1..m+9 once. The graph is S(3,3,3,1^m).
Werkzeuge
Elementary written induction; Python 3.12.1 checks the base certificates and finite invariant instances. No formal proof assistant.
Prüfende Person
Independent internal AI mathematical audit, 8 October 2026; no external or peer reviewer.

SPIDER-444-LEAVES-0-ROTATABLE Beweis vorgelegt

Für jede ganze Zahl m >= 1 ist S(4,4,4,1^m) 0-rotierbar: Jeder vorgegebene Knoten kann in einer grazilen Beschriftung die Null tragen.

Formale Verifikation
Keine formale Verifikation
Prüfstatus
Intern geprüft
Nachweis
Six m=1 label certificates and the fixed-threshold insertion lemma; independent internal audit in graceful-spider-three-arms-proof.zip (SHA-256 86b4e0f5c01a8f43a4579894e891a3ef362c675280ca70a75b9df790b064b549), audit-k4.md.
Geltungsbereich
Exactly three arms of length four and at least one additional center leaf; all integer m >= 1. No result for arbitrary spiders or other arm lengths. Publication priority unresolved.
Annahmen
Graceful labels use each integer 0..m+12 once; edge differences use 1..m+12 once. The graph is S(4,4,4,1^m).
Werkzeuge
Elementary written induction; Python 3.12.1 checks the six base certificates and finite invariant instances. No formal proof assistant.
Prüfende Person
Independent internal AI mathematical audit, 8 October 2026; no external or peer reviewer.

Beiträge & KI-Unterstützung

Beiträge

School Scotty ist ein von Jordi Gartner betreutes KI-gestütztes Forschungsprogramm.

KI-Unterstützung

KI half dabei, die elf Grundbeschriftungen zu finden, den Einfügebeweis auszuarbeiten, Prüfprogramme zu schreiben und einzelne Passagen der Seite zu übersetzen. Zwei getrennte KI-Prüfungen sind im Beweispaket dokumentiert; eine externe Begutachtung gab es nicht.

Quellen

  1. B. J. Patterson, New Classes of Graceful Spiders and Related Computational Results, MSc thesis, Ball State University (2017), Conjecture 5.4.4
  2. R. I. Rofa, 0-rotatability of classes of rooted symmetric trees (2023)
  3. P. Bahls, S. Lake and A. Wertheim, Gracefulness of families of spiders, Involve 3 (2010)
  4. A. Panpa, S. Imnang and T. Wasuanankul, Graceful Labeling of Spider Graphs With at Most Five Legs, Journal of Applied Mathematics (2025)
  5. MathWorld, Graceful Tree Theorem, 2026 discussion of a label-gap insertion method attributed to E. Pegg Jr. (secondary account)

Zugehörige Veröffentlichungen

  1. Ein Zertifikat- und Kompositionsbeweis der 0-Rotierbarkeit von S(k^n,1^m), k aus {3,5,7,9,11}, n >= 2, m >= 0. Etablierte Bausteine und bekannte Teilfamilien werden gewürdigt; die Publikationspriorität bleibt ungeklärt.

    · Forschungsnotiz

  2. Für jedes gerade K≥20 werden zwei Arme mit jeweils K Kanten an die gewählte, mit null beschriftete Wurzel eines beliebigen endlichen Graphen H mit vorgegebener konventionell graziöser Beschriftung angesetzt. Auf jedem neuen Arm lässt sich für jede Tiefe 2≤d≤D8(K) einzeln eine konventionell graziöse Beschriftung mit null am gewählten Knoten finden. Das garantierte Tiefenintervall wächst unbeschränkt.

    · Forschungsnotiz

  3. Für jede ganze Zahl k≥19, alle n≥2,m≥0 und jeden ausgewählten langen Arm von S(k^n,1^m) kann jede Tiefe 2≤d≤D8(k) in einer grazilen Beschriftung die Null erhalten. Getrennte Anfragen dürfen getrennte Beschriftungen verwenden. Das explizite hinreichende Präfix umfasst beide Paritäten und hat Grenzanteil 10/11; Optimalität oder historische Priorität werden nicht beansprucht.

    · Forschungsnotiz

  4. An einen beliebigen endlichen Graphen H mit konventionell graziöser Beschriftung und gewählter Wurzel mit Label 0 werden zwei benannte Arme mit K=23+24t Kanten angesetzt, wobei t≥1 gilt. Auf jedem neuen Arm kann eine eigene konventionell graziöse Beschriftung die Null in Tiefe 20+22t oder 21+22t platzieren.

    · Forschungsnotiz

  5. Für k=23+24t, n≥2 und m≥0 kann jeder ausgewählte tatsächliche Knoten auf einem benannten langen Arm in den Tiefen 17+20t bis 20+22t für jede ganze Zahl t≥0 in einer eigenen graziösen Beschriftung den Wert 0 erhalten. Für t≥1 gilt dies zusätzlich in Tiefe 21+22t; für t≥2 auch in Tiefe 22+22t. Daraus folgt: Für t≥5 ergeben das q24-/D8-Präfix und der q48-Punkt zusammen alle Tiefen 1≤d≤22+22t.

    · Forschungsnotiz

  6. An eine gewählte Wurzel eines endlichen Graphen mit vorgegebener graziöser Beschriftung und Wurzelwert null werden zwei neue Arme mit je 119 Kanten angefügt. Jede innere Tiefe 1–118 eines Arms kann in einer eigenen Beschriftung den Wert null erhalten. Die Quellen beweisen außerdem acht angegebene Tiefen nahe den Spitzen für K=30·4^r−1, r≥1.

    · Forschungsnotiz

  7. Gegeben sei ein beliebiger endlicher Graph mit einer konventionellen graziösen Beschriftung, die einer gewählten Wurzel den Wert null zuweist. Fügt man an dieser Wurzel zwei Arme mit je 95 Kanten an, kann jeder innere Knoten eines neuen Arms in einer eigenen graziösen Beschriftung den Wert null erhalten.

    · Forschungsnotiz

  8. Für jedes ganze m≥1 und jeden vorgegebenen Knoten von S(7,7,7,1^m) existiert eine graziöse Beschriftung, die diesem Knoten Null zuweist. Fünf Basiszertifikate, vier Komplemente und ein Blatt-Einfügelemma beweisen die Aussage; die Publikationspriorität bleibt ungeklärt.

    · Forschungsnotiz

  9. Für jedes n ≥ 2 und m ≥ 0 kann jeder tatsächlich vorhandene Knoten von S(23^n,1^m) in einer graziösen Beschriftung den Wert 0 erhalten; für jeden ausgewählten Knoten wird eine eigene Beschriftung verwendet.

    · Forschungsnotiz

  10. Für jedes n ≥ 2 und m ≥ 0 kann jeder tatsächlich vorhandene Knoten von S(25^n,1^m) in einer graziösen Beschriftung den Wert 0 erhalten; für jeden ausgewählten Knoten wird eine eigene Beschriftung verwendet.

    · Forschungsnotiz

  11. Für jedes n ≥ 2 und m ≥ 0 kann jeder tatsächlich vorhandene Knoten von S(47^n,1^m) der einzige Knoten mit Wert 0 in einer graziösen Beschriftung sein; für jedes Ziel kann eine eigene Beschriftung verwendet werden.

    · Forschungsnotiz

  12. Für jedes n ≥ 2 und m ≥ 0 kann jeder tatsächlich vorhandene Knoten von S(71^n,1^m) in einer graziösen Beschriftung der einzige Knoten mit Wert 0 sein; für jedes Ziel kann eine eigene Beschriftung verwendet werden.

    · Forschungsnotiz

  13. Für alle n≥2 und m≥0 kann jeder Knoten von S(95^n,1^m)—das Zentrum, jedes der m ursprünglichen Blätter oder jede Position auf einem der benannten Arme mit 95 Kanten—in einer eigenen graziösen Beschriftung den Wert 0 erhalten.

    · Forschungsnotiz

  14. Für jedes gerade k ≥ 2, n ≥ 2 und m ≥ 0 kann jeder benannte Knoten von S(k^n,1^m) in einer graziösen Beschriftung den Wert 0 erhalten; für jeden ausgewählten Knoten wird eine eigene Beschriftung verwendet.

    · Forschungsnotiz

  15. Für jedes ganzzahlige m >= 1 sind S(3,3,3,1^m) und S(4,4,4,1^m) 0-rotierbar. Elf konkrete Grundbeschriftungen und ein Schwellen-Einfügelemma liefern einen Beweis für alle m.

    · Forschungsnotiz

Versionsgeschichte

VersionVeröffentlichtÄnderungshinweis
v12Zusammenhängendes Präfix möglicher Nulltiefen für jede ganzzahlige Armlänge k≥19 mit Grenzanteil 10/11 ergänzt, zusätzliche Restklassen vervollständigt und explizite Tiefengrenzen sowie reproduzierbare Beweisquellen bereitgestellt.
v11Link zur Forschungsnotiz über wachsende Tiefen an die jeweilige Seitensprache angepasst.
v10Ergänzt eine Konstruktion für vorgegebene Nullpositionen in den Tiefen 4s und 4s + 1 an langen Armen von S(k^n,1^m), wobei k = 2r + 1, s ≥ 1, r ≥ 3s, r ≠ 3s + 1, n ≥ 2 und m ≥ 0 gilt. Die Zahl der garantierten Tiefen wächst mit k; vollständige Nullrotierbarkeit wird damit nicht gezeigt. Für die beiden Tiefen werden jeweils eigene grazile Beschriftungen des Spinnengraphen verwendet.
v9Formulierung zur bestehenden Forschungsnotiz und zum separaten K7-Beweisarchiv auf Englisch und Deutsch korrigiert.
v8Wiederholte Literaturhinweise entfernt und die Rolle endlicher Programmläufe verdeutlicht.
v7Beweisnotiz für die fünf ungeraden Armlängen k = 3, 5, 7, 9 und 11 bei n ≥ 2 und m ≥ 0 hinzugefügt.
Archivierter Wortlaut

Ergänzt eine eigene Notiz zur Zweiparameterfamilie für k aus {3,5,7,9,11}, n >= 2, m >= 0. Frühere k=3,4- und K7-Notizen behalten eigene Versionen und Archive. Publikationspriorität ungeklärt; DE/ZH bleiben Übersetzungsentwürfe.

v6Eigenen K7-Zertifikatsbeweis ergänzt und Projektumfang auf k aus {3,4,7}, m >= 1 erweitert; Patterson-Volltextzugang und frühere Alpha-Grazilität berichtigt. DE/ZH bleiben Übersetzungsentwürfe.
v5KI-Beiträge zu Forschung, Beweisentwicklung und Prüfungen, Umfang der internen Begutachtung und redaktionelle Verantwortung präzisiert.
v4School Scotty als Signatur des Forschungsprogramms gesetzt und Jordi Gartners redaktionelle Verantwortung sowie die konkreten KI-Beiträge präzisiert.
v3Deutsche und chinesische Übersetzungen der vorhandenen Angaben zu Nachweisen, Geltungsbereich, Annahmen, Werkzeugen und Prüfenden ergänzt. Aussagen, Beweise, Status und englischer Ausgangstext blieben unverändert; auch der Prüfstatus blieb gleich.
Archivierter Wortlaut

Deutsche und chinesische Übersetzungen der vorhandenen Metadaten zu Nachweisen, Geltungsbereich, Annahmen, Werkzeugen und Prüfenden ergänzt. Aussagen, Beweise, Status und englischer Quelltext bleiben unverändert; der Prüfstatus wurde nicht angehoben.

v2Englische, deutsche und chinesische Projektübersicht überarbeitet und die vorhandene Forschungsnotiz sowie das öffentliche Repository verlinkt; die Sätze, Belege und Quellenangaben bleiben unverändert.
v1Erste Projektseite zu zwei intern geprüften Sätzen über 0-Rotierbarkeit für drei lange Arme der Länge drei oder vier mit m>=1 Blättern am Zentrum; Neuheit und Priorität sind ungeklärt.

Kommentare

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