One-Story Buildings as Tensigrity Frameworks. Past II
Abstract
Dans la partie I, on avait déterminé le nombre minimal de câbles diagonauxpour rendre infinitésimalement rigide un édifice d'un étage. On donne maintenant la caractérisation des systèmes minimaux dans deuxcas spéciaux : celui où le graphe sous-jacent n'est pas un arbre, et celui oùtous les câbles sont parallèles.
Full text
43
And as
Recski
Technical Uni e si y Budapes
Depa men
o
Ma hema ics
Budapes , S oczek
u.
2-4
H-1111, Hunga y
Pa
I
o
his pape was published
in
S uc u al
Topology,
numbe
12.
La pa ie
I
de ce a icle a
B b
publibe dans
le
numB o
12
de la
e ue
Topologie s uc u ale.
F ench ansla ion:
T aduc ion ancaise
:
Jean-Luc Raymond
"11111"
'llll~l'~
ONE-STORY BUILDINM AS
TENSEGRIN FRAMEWORKS CHARPENTES
DE
TENSEGRl E
PART11
*
PARTIEII
*
DES
EDIFICES
D'UN ETAGE COMME
ABSIHACT
The minimum numbe o diagonal cables o makeaone-s o y build-
ing in ini esimally igid was de e mined in Pa
I.
The cha ac e iza-
ion o he minimum sys ems is now gi en in wo special cases:
I he unde lying g aph
is
no a ee, and i all he cables a e pa allel.
.ill.
1.
INTRODUCTION
Conside a 1-s o y building on a squa e g id, wi h he e ical ba s
ixed o he ea h ia join s. I each
o
he ou ex e nal e ical wall
con ains a diagonal, he ou co ne s o he oom become ixed.
Hence ques ions ela ed o he in ini esimal igidi y o one-s o y
buildings a e educed [2]
o
hose ela ed
o
he in ini esimal igidi y
o 2-dimensional squa e g ids whe e he co ne s a e pinned down.
Suppose a i s ha he co ne s o he g id a e
no
pinned down. I
such a g id has
k
ows and
e
columns hen
k+P-1
is he minimum
numbe o diagonal ods
o
igidi y he g id, and a sys em o
k+e-l
odsisapp op ia e i andonly i heco esponding subg aph
o he comple e bipa i e g aph
Kk,(
is a ee [2]. In wha ollows, he
wo subse s o he e ex se o
Kk,(
will be deno ed by
A
and
B
wi h
lAl=
k
and
IBl=
e.
Dans la pa ie
I,
on a ai de e mine le nomb e minimal de cilbles
diagonauxpou end e in ini esimalemen igide un edi ice d'un e age.
On donne main enan la ca ac e isa ion des sys emes minimaux
dans deuxcas speciaux
:
celui
ou
le g aphe sous-jacen n'es pas un
a b e,
e
celui
00
ous les cAbles son pa alleles.
.# i.
1.
INTRODUCTION
Conside ons un edi ice d'un e age cons ui su une g ille ca ee, ses
ba es e icales e an ixees au
sol
a
I'aide de join s. Si chacun des
qua e mu s e icaux ex e ieu s con ien une diagonale, les qua e
coins du oi son alo s ixes. Les ques ions ela i es
a
la igidi e
in ini esimale des edi ices d'un e age se eduisen donc
a
celles liees
a
la igidi e in ini esimale des g illes ca ees bidimensionnelles don
les coins son ixes au plan [2].
Supposons
ou
d'abo d que les coins de la g ille ne son
pas
ixes
au plan.
Si
une elle g ille possede
k
lignes
e
e
colonnes, alo s
k+ -l
es le nomb e minimal de igesdiagonales necessai es pou
igidi ie la g ille, e un sys eme de
k+ -l
iges es app op ie si e
seulemen si le sous-g aphe co espondan du g aphe bipa i co n-
ple
Kk,[
es un a b e [2]. Dans ce qui sui , les deux sous-ensembles
44
I we apply diagonal cables a he han ods hen connec edness o
he co esponding di ec ed subg aph is eplaced by s ong connec -
edness, and he minimum numbe becomes 2,max(k,e), see
[I,
Theo em 10,151.
I he co ne s o he g id
a e
pinned down, he minimum numbe o
necessa y diagonal ods educes
o
k+ -2 [2] and such a sys em
is app op ia e i and only i he co esponding subg aph is an asym-
me ic 2-componen o es [4]. Recall ha a 2-componen o es
wi h e ex se s
V,,
V,
o he componen s is called asymme ic i
I
Y.n
BI
.
I
(n
A
1.
Finally, i we use diagonal cables, he necessa y
minimum was p o ed
o
be
i
k=e=l
i k=e=2
i"
k+ -1 o he wise
[3]. Howe e , he p oblem o cha ac e izing all minimal in ini esi-
mally igid sys ems (i
k,
2 and
k+
2
5) seems o be open. Fo
example, he eade may
y
o
guess, which o he wo sys ems on
Figu e
4
below is in ini esimally igid. We a e going o p o e he
ollowing
wo
pa ial esul s.
Theo em
1:
Conside asys emo
k+e-l
diagonal cablesin he
kx
squa eg id
whe e he co ne s a e pinned down. Suppose he co esponding
subg aph is no a ee. Then he sys em o cables makes he g id in i-
ni esimally igid i and only i
k-e
=+1 and he co esponding sub-
g aph is
a
di ec ed ci cui wi h 2.min
(k,C)
e ices (see
Figu e
2).
Theo em
2:
Conside asys emo
k+e-l
diagonalcablesin he kx squa eg id
whe e he co ne s a e pinned down, and suppose ha all he diago-
nals a e pa allel (i.e. he o ien a ion o e e y edge is he same, say
om
A
owa ds
B).
Then he sys em makes he g id in ini esimally
igid i and only i
lN(%)I
>
.I%/
holds o e e y p ope subse %o
de I'ensemble des somme s de
Kk,?
se on designes pa
A
e
B
ou
IA~
=
k
e
=
e.
Si on applique des cables diagonaux en lieu e place des iges,
la connexi e du sous-g aphe o ien e co espondan es alo s em-
placee pa une connexi e o e, e le nomb e minimal de ien
2*max(k, ), oi
[l,
heo eme 10.151.
Si lescoins de la g ille son ixesau plan,
le
nomb e minimal de iges
diagonales necessai es es edui
a
k+e-
2 [2], e un el sys eme es
app op ie si e seulemen si
le
sous-g aphe co espondan es une
o & asy ne iquea2 composan esconnexes
[4].
Rappelonsqu'une
o &
a
2 composan es connexes don les ensembles de somme s
son
V,
e
V,es di easyme iquesiI(nBi#-/
.Iy,nA(.
IIaB b
demon e, en in, que si on u ilise des cables diagonaux,
le
nomb e
minimal necessai e es
sik=e=l
sik=e=2
F
k+ -l
au emen
[3]. Tou e ois, le p obleme de laca ac e isa ion de ous les sys emes
in ini esimalemen igides minimaux (si
k,e
2
2 e
k+
2
5) semble
Q e ou e . Pa exemple,
le
lec eu peu en e de de ine lequel des
deux sys emes de la
igu e
4
es in ini esi nalemen igide. Voici
deux esul a s pa iels don on donne a les demons a ions.
Thdo eme
1
Conside ons un sys eme de
k+e-l
cables diagonaux dans la g ille
ca ee
kxe
don les coins son ixes au plan. Si le sous-g aphe
co espondan n'es pas un a b e, alo s
le
sys eme de cables end
la g ille in ini esimalemen igide si
e
seulemen si
k-e=+l
e le
sous-g aphe co espondan es un ci cui o ien e su 2.min
(k, )
somme s ( oi la
igu e
2).
45
FIGURE
1
FIGURE
4
:(-==A
4
A
FIGURE
2
sa
1234
0
123
FIGURE
3
3
4m
lU
723
1234
&
12345
OM
46
A,
whe e
N(X)
deno es he se o hose e ices o
B
which a e
adjacen
o
a leas one e ex o
X.
2.
PROOF OF
THEOREM
1
Following he no a ion o
[3]
le
x,,
x2,
..
.,
xk
deno e he ho izon al
ansla ions o he ows and
y,, y2,
. .
.,
y,
he e ical ansla ions o
he columns. Fixing he ou co ne s o he g id means
(1) x,+x2+
...+
x,=O and
y,+y,+
...+ye=
0
[2],andadi ec ededge(i,j)
meansx,2$. Hence he di ec ed ci cui
wi h e ices, say, (x,,
y,,
x,,
y2,
...
,
xk,
yk)
means ha all he
2k
quan i ies a e equal.
Thus
x,
=
y,
=
0
o
i
=
1,
2,
.I
.,
k
by
(1)
and
yk+,
=
0
also ollows.
We mus show ha his is he only possibili y o a minimum sys em
o cables, i he co esponding subg aph G is no a ee. Since we
ha ek+e e icesand henumbe o edgesin
Gisk+C-l,i Gis
no a ee, i has
c
>1 connec ed componen s.
A i s we p o e ha hesys emcanno
bein ini esimally igidi
c>
2.
Recall ha he di ec ed edges wi hin a componen imply ela ions
among x,’s and
4’s
o ha componen only. Hence he mos one can
expec is ha all hese quan i ies a e equal o a common alue
z,
wi hin a componen G,o G. Then we s ill ha e cquan i ies zl, z,,
.
.
.,
z,
and only wo u he equa ions, namely (1). Hence he
z,’s
can be
chosen
so
ha a leas one o hem is di e en om ze o.
Thus
c=2
and one o he componen s, say G,, con ains no ci cui .
Hence i has a sou ce
s
(wi h indeg ee ze o) and a sink
(wi h
ou deg ee ze o).
Lemma
1
I a sou ce
s
and a sink
a e dis inc and hey a e in he same e ex
se
A
hen he sys em canno be igid.
ThBo Bme
2
Conside ons un sys eme de
k+C-1
cables diagonaux dans la g ille
ca ee
kxC
don les coins son ixes au plan, e supposons que
ou es les diagonales soien pa alleles (c’es -&di e que I’o ien a ion
de ou es les a e es es la meme, disons de
A
e s
B).
Alo s le
sys eme end la g ille in ini esimalemen igide si e seulemen si
IN(X)I
>
-
1x1
es alide pou ou sous-ensemble p op e Xde
A,
oh
N(X)
designe I’ensemble des somme s de
B
qui son adjacen s
A
au moins un somme de
X
2.
DEMONS^
TION
DU
THEOREME
1
Selon la no a ion u ilise dans
[3],
soien
x,,
x2,
. .
,,
xk les ansla ions
ho izon ales des lignes, e
y,,
y,,
.
.
.,
ye
les ansla ions e icales
des colonnes. Fixe les qua e coins de la g ille signi ie
(1) x,+x2+
...
+x,=O
e
y1+y2+
...
+y,=O
[2],
e unea e eo ien ee
(ill)
signi iex,>$. L’exis ence d’un ci cui
o ien 6 de somme s, disons, (x,,
y,,
x,,
y2,
.
. .
,
x,,
y,)
signi ie donc
que ou es les
2k
quan i es son egales. Ainsi
xi
=
yi
=
0
pou
i
=
1,
2,
. .
.,
k
pa
(1)
e
yk+,
=
0
s’ensui egalemen .
On
doi demon e que c’es la seule possibili e pou un sys kme
minimal de cables, si le sous-g aphe co espondan G n’es pas un
a b e. Puisqu’on a
k+C
somme s e que
le
nomb e d’a b es de G es
k
+
C
-
1, si G n’es pas un a b e,
il
possbde
c
>
1
composan es
connexes.
Dans un p emie emps, on demon e que le sys eme ne peu & e
in ini esimalemen igide si
c
>2.
II
au se appele que les a e es
o ien ees
a
I’in e ieu d’une composan e n’impliquen des ela ions
qu’en e les
xi
e les
,
de ce e composan e. Le mieux qu’on puisse
espe e es donc que ou es ces quan i es soien egales
a
une aleu
commune
z,
a I’in e ieu d’une composan e
Gi
de
G.
I1
nous es e
alo s enco e
c
quan i es z,, z2,
. .
.,
z,e seulemen deux equa ions,
47
P oo
Simply pu
x,
=
+I,
x,
=
-1
and ze o o e e ywhe e else,
o
ob ain
a de o ma ion (see
Figu e
1).
Suppose a i s ha
G,
has a single e ex
s=
only, in one o he
e ex se s, say in
A.
Then
G,
can ha e nei he sinks no sou ces in
A,
bylemma1,andi
V(G,)nB
hasasink, i canno ha eany sou ce,
o he same eason. Hence he only ci cui Co
G,mus
be di ec ed
wi h
V(C)
n
A
=
V(G,)
n
A
and all
he
poin s in
D=
B-
V(C)
mus
hen be sinks.
I
D=0,
we ob ained case (ii) o Theo em
1,
see
Figu e2.
O he wise
assign a nega i e alue
u
o e e y
xi,
,
o
C,
assign
-u
a
I
V(
C)
n
A
I
o
s
and
-u
-
1
V(C)
n
BI
/ID/
o
he poin s o
0,
o
ob ain a de o ma-
ion, see
Figu e
3.
Now
suppose ha
G1
has se e al e ices and
SEA
and
~
B.
Le
a=
1
V(G,)
n
A
1-1,
b=
I
V(G,)
n
Bl -1
and
c=
k-
a-1
,
d=
-b-
1.
We pu
xi=yi=
u2
o e e y poin in
G,,
q=yi=
u,
o e e y poin
excep
s
and
in
G1,
and
x,
=
u,
+
E,
y
=
u,
-
6.
Then all he in-
equali iesde e mined by hecablesa e me i ~,620and he ollow-
ing sys em o equa ions gi en by
(1)
is sa is ied:
(a+l)x
+
cy
=
-E
This
is
uniquely sol able o any
~,6
i
I
;;;
,
I
#O.
I he de e minan
anishes hen i is also sol able wi h
E
=
6
=
0.
(b
+
1
)x
+
dy
=
6
3.
PROOF
OF
THEOREM2
a.
Necessi y
Suppose ha
lN(X)l
I
.IXI
o some
XC
A
(X#
0;
X+
A).
We
cons uc a de o ma ion as ollows. Le
Y=
A-X.
Assign
xi=-lY
o he poin s in Xand
q=(XI
o he poin s in
K
In he o he e ex
se assign
yi=-lYl
o he poin s in
N(X)
and
yi=c
o he poin s in
celles de
(1).
Les
zi
peu en donc Q e choisis de elle so e qu’au
moins I’un d’en e eux soi di e en de ze o.
Ainsi,
c=2
e I’une des composan es, disons
G,,
ne
con ien aucun
ci cui .
II
possede donc une sou ce
s
(de deg k in k ieu ze o) e un
pui s
(de deg e ex e ieu ze o).
Lemme
1
Si une sou ces e un pui s
son dis inc s e qu’ils appa iennen au
meme ensemble desomme s
A,
alo s
le
sys eme ne peu e e igide.
Demons a ion
II
s’agi simplemen de ai e en so e que
x,
=
+1,
x,=
-1
e ze o
pa ou ailleu s, e on ob ien une de o ma ion ( oi
igu e
1).
Supposons
ou
d’abo d que
G,
ne possede qu’un seul somme
s
=
,
dans I’un des ensembles de somme s, disons dans
A.
Alo s
G,
peu n’a oi ni pui s, ni sou ce dans
A,
pa
le
Lemme
1,
e si
V( G,)
n
B
possede un pui s, il ne peu a oi aucune sou ce, pou la
meme aison. Le seul ci cui
C
de
G,
doi donc e e o ien e
OD
V(C)nA= V(G,)nA
e ouslespoin sappa enan d
D=B-V(C)
doi en alo s & e des pui s.
Si
D=
0,
on ob ien le cas (ii) du heo eme
1,
oi
igu e 2.
Au e-
men , on assigne une aleu nega i e
u
a
ous
les
xi,
,
de
C,
on
assigne-u.IV(C)nAl
as
e -u.IV(C)nBI/lDl auxpoin sde
D,
pou ob eni une de o ma ion, oi
igu e
3.
Supposons main enan que
G,
possede plusieu s somme s e
SEA
e
~
B.
Soien
a=
/V(G,)
n
A1
-
1,
b
=
IV(Gl)
n
BI
-
1
e
c=k-a-I,
d=e-b-l.
On
poseq=yi=u,pou ou poin deG2,
q=yi=u,
pou ou poin deG,sau se
,e x,=u,+~,y,=u,-6.
Tou es les inegali es dk e minees pa les cables son alo s e i iees
siE,610e
lesys kmed’equa ionssui an donnk
pa
(1)
es sa is ai :
(a+l)x+cy=-E
(b
+
1
)x
+
dy
=
6
B-N(X).
In o de
o
mee
(1)
we need
IN(X)l.
lY1=
IB-l (X)l-
c
which gi es
The condi ions
xi>
,
implied by he cables a e clea ly me
i
iE
A,
j
E
I (X).
The case
ie
X,
jE
B-I (X)
is impossible by he de ini ion o
N(X).
Hence only he case
iE
Y,
j.
B-N(X).
is
le ,
i.e.
we ha e o
p o e
CI
1x1.
Howe e , by
(2)
i is jus equi alen
o
IN(%)
2
.l%i.
b.
Su iciency
We ex end ou g aph
G
in o a la ge g aph
Go
as ollows. Le
us
conside
C
copies A,, A,,
. .
.,
A, o
A
and
k
copies
B,,
B,,
.
.
.,
B,
o
B.
The unions
A,
=
A,
u..
.
u
A and
B,
=
6,
u..
.
u
B,
o hese se s
de ine he bipa i ion o he e ex se o
Go
and he
i h
e ex
x;o
a
subse
A,
is adjacen o he
jih
e ex
&+'
o a subse
Bq
in
Go
i and
only
i
x,
is adjacen
o
4
in
G.
Bo h subse s A,and
6,
ha e ca dinali y
C.
k,
hence
Go
has a pe ec
ma ching i and only i
IN(X)I
2
1x1
o e e y
X
A,
[5].
Fo any
subse
X
o A, we de ine he in e se image
/(X)
o i as a subse o
A
so
ha
xi€
/(X)
i and only i
xp~X
o some
p.
Clea ly,
l/(X)l>
1x1
/
e
o any
X
Conside now an a bi a y subse
X
o A,. Obse e ha
IN(X)I
=
k.
IN(/(X))I
by hede ini iono
Go.
On heo he hand,
IN(/(%))l> i/(%)l
by he condi ion. Hence
IIV(X)~
=
k+ (/(x))l>
e.
I/(x)l
z
1x1,
hus
Go
hasa pe ec ma ching
M=((5,,
8,);
=1,2,
...,
k.C).
Each edge o
M
implies an inequali y
,,
I
5,
;
each quan i y $a ises
C
imes and each
,
a ises
k
imes in his se o inequali ies. Hence
he equali y
On ou e a une solu ion unique pou ou
&, i
si
I
;;;
;I
#
0.
Si
le
de e minan s'annule,
le
sys eme possede alo s aussi une solu ion
pou
E
=
6
=
0.
3.
DEMONSTRATlol
DU
WEOREME
2
a.
Necessi d
SupposonsqueIIV(X)II~IXl
pou
unce ainXcA(X# ZI;X#A).
On peu cons ui e une de o ma ion de la aqon sui an e. Soi
Y=
A-X. Posons
x,=
-1Y
pou les poin s de Xe
x,=IXl
pou les
poin s de
Y.
Dans I'au e ensemble de somme s, posons
y,
=
-1YI
pou les poin s de
N(X)
e
y,
=
c
pou les poin s appa enan
a
B-N(X).
Pou que les equa ions de
(1)
soien sa is ai es, il au que
IN(X)I
0
/YI
=
/B-N(X)(
-
c,
ce qui donne
Les condi ions
x,
z
y,
amenees pa les ciibles son clai emen e i-
iees si
ie
A,
j.
N(X).
Le cas
ie
X,
je
B-N(X)
es impossible pa
de ini ion de
I(%).
II
ne es e donc que
le
cas
iE
Y,
j.
B-N(X).
On
a donc
a
demon e que
CI
1x1.
Tou e ois, on oi pa
(2)
que c'es
equi alen
a
IN(%)I
I
-
1x1.
b.
Su isance
On e end
le
g aphe
G
en un plus g and g aphe,
Go,
de la aqon
sui an e. Conside ons
e
copies
A,,
A,,
.
.
.,
A,
de
A
e
k
copies
B,,
B,,
.
.
.,
B,
de
B.
Les eunions
A,
=
A,
u..
.
u
A, e
B,
=
8,
u..
.
u
B,
de ces ensembles de e minen une bipa i ion de I'ensemble de
somme s de
Go
e
le
i-e ne somme
x,p
d'un sous-ensemble
A,
es
adjacen au j-ieme somme JQd'un sous-ensemble
BQ
dans
Go
si e
seulemen si
x,
es adjacen
a
J
dans
G.
Les deux sous-ensembles A, e
B,
e an de ca dinali e
C.
k,
Go
pos-
sede un couplage pa ai si e seulemen si
1N(X)12
1x1
pou ou
Xc_
A,
[5].
Pou
ou
sous-ensemble
X
de
A,,
on de ini son image
49
P
k
o=k.&
I
e.Cx,=o
I
.1
/
.1
can hold only i each o he abo e inequali ies
y,,
I
5,
a e in ac
equali ies.
Lemma
2
I
IN(X)I>#IXI
holds o e e yp ope subse Xo
A hen hedele ion
o any one edge o
G
leads
o
an asymme ic 2-componen o es .
P oo
Le
e=
(x,
y)
be an a bi a y edge and le
G,, G2
be he componen s
o
G
-
e,
wi h espec i e e ex se s
V,,
V,.
Should
Iy
n
BI
=
-IynA/hold, hechoiceX= V,nAi x~V; o X= V,nAi
XEV,,
leads
o
a con adic ion.
In o de o inish he p oo , conside hose edges o
G
only whe e
equali y holds. I he esul ing subg aph
F
is he whole g aph
G
hen
he sys em is in ini esimally igid and he p oo is comple e. O he -
wise Fis a o es wi h se e al componen s
6,
F2,
. . .
and he sys em
is
in ini esimally non- igid. We show ha his is impossible.
Le
IV(F;)
n
A1
and
IV(F;)
n
BI
be deno ed by
k,
and
el,
espec i ely.
I
kl
=
.
el
o e e y
i,
we ob ain a con adic ion by Lemma
2.
O he wise he e exis s a subsc ip
i
so
ha
k,
>
.
el
holds. Then he
choice
X= V(F;)
nA
leads
o
a con adic ion.
4.
EXAMPLES AND REMARKS
a. In o de
o
illus a e Theo em
2,
conside he wo amewo ks o
Figu e
4.
The i s one is in ini esimally igid, he second one is
no . One can see his di e ence by le ing
X
be he subse o med
by he i s i e ows. Then
N(X)
is o he ca dinali y
13
in he i s
case and
12
in he second one, and
12
<y<
13.
b. The end o he p oo o Theo em
2
(Lemma
2
and he las
wo
in e se
I(%)
comme un sous-ensemble de
A
el que
xl
E
/(X)
si e
seulemen si X~EX pou un ce ain
p.
De aqon B iden e,
I/(X)l
2
1x1
/
e
pou ou
X.
Conside ons main enan un sous-ensemble a bi ai e
X
de
A,.
On
no e que
IN(X)l
=
k.
IN(/(X))I
pa de ini ion de
Go.
D'au e pa ,
lN(/(X))l>
j.
l/(X)l
pa la condi ion. Donc
IN(x)~
=
~.IN(I(X))~
>
e.
II(X)~
2
1x1
;
ainsi
Go
possede un couplage pa ai
M={(5,,
x,);
=l,
2,
. .
.,
k4.
Chaque a e e de
M
implique une inegali e
,,
I
x,,
;
chaque quan i e
5
su ien
e
ois e chaque
,
su ien
k
ois dans ce ensemble
d'inegali es. Donc, I'egali e
k
O=k.C ,
I
"&=O
I
.1
/
.1
ne ien que si chacune des inegali es ,
I
x,,
son
en
ai desegali es.
emme
2
Si I'inegali e
IN(X)l
>
.
1x1
es e i iee pou ou sous-ensemble
p op e
X
de
A,
alo s la supp ession d'une a e e quelconque de
G
mene
a
une o & asyme ique
a
2
composan es.
D6mons a ion
Soi
e=
(x,
y)
une a e e a bi ai e, e soien
G,
e
G2
lescomposan es
de
G-e,
don les ensembles de somme s son espec i emen
V,
e
V,.
Si I'egali e
I
I(
n
Bl
=
-
1
(
n
A1
e ai sa is ai e,
le
choix de
X
=
V,nAsixE V,,oudeX=
V,nA
sixEV,, mene ai aunecon adic ion.
Dans
le
bu de e mine la demons a ion, conside ons seulemen
lesa e es de
G
pou lesquelles I'egali ees e i iee. Si le sous-g aphe
esul an Fes le g aphe en ie
G,
alo s
le
sys bme es in ini esima-
lemen igide
e
la demons a ion es comple ee. Au emen ,
F
es
une o & ayan plusieu s composan es
6,
2,
.
.
.
e
le
sys eme es
pa ag aphs) can
besigni ican lysho ened.
By a heo em o He yei
[6] e e y edge is con ained in a pe ec ma ching i he Hall-
condi ion holds wi h s ic inequali y o e e y p ope subse o
A
(see also P oblem 7.7 in
[8]).
Then he connec i i y o
G
imme-
dia ely implies in ini esimal igidi y.
c.
The e a e plen y o e icien algo i hms
o
check whe he a bipa -
i e g aph has a pe ec ma ching, see [7] o example. Hence he
condi ion o Theo em
2
can easily be checked.
d. The p ope y desc ibed in Lemma 2 ( he dele ion o any one edge
eo
G
leads o an asymme ic 2-componen o es ) is necessa y
o he in ini esimal igidi ye en
i
hecablesa e no pa allel. E en
i all he cables o
G-e
a e eplaced by ods, he e a e wo ypes
o de o ma ions and one o hem is a de o ma ion o ou o iginal
sys em (see
Figu e
5).
FIGURE
5
123
12
456
w
34
Case
x,
+
y,
Cas
ou
x3
+
y,
Case
y,
+
x,
Cas
OD
~3
+
x,
in ini esimalemen lexible. On a mon e que c'e ai impossible.
Soi
lV(5)nAl
e
IV(5)nBl
ep esen es pa k, e
e,,
espec i emen .
Si
k,
=
.
e,
pou ou
i,
on ob ien une con adic ion pa le lemme
2. Au emen ,
il
exis e un indice
i
el que
k,
>
a
el.
Le choix de
X=
V(F;)nA
amene alo s une con adic ion.
4.
EXEMPES
ET
REMARQUES
a. A in d'illus e
le
heo eme 2, conside ons les deuxs uc u es de
la
igu e
4.
La p emie e es in ini esimalemen igide, la seconde
ne I'es pas. On peu oi
ce e
di e ence en designan pa
X
le
sous-ensemble cons i ue des cinq p emie es lignes.
l(X)
es
alo s de ca dinali e 13 dans le p emie cas e 12 dans
le
second,
e 12
<?<
13.
b. La in de lademons a ion du heo eme
2
(le lemme
2
e les deux
de nie s pa ag aphes) peu d e signi ica i emen kcou ee. Se-
Ion un heo eme de He yei [6], ou e a d e es con enue dans un
couplage pa ai si la condi ion de Hall es e i iee a ec des in&
gali es s ic es pou ou sous-ensemble p op e de
A
( oi aussi
le p obleme 7.7 dans
[€I]).
La connexi e de
G
implique alo s
immedia emen la igidi e in ini esimale.
c.
II
exis e un g and nomb e d'algo i hmes e icaces pou e i ie si
un g aphe bipa i possede un couplage pa ai , oi [7] pa exem-
ple. Ainsi, la condi ion du heo eme 2 es acilemen e i iable.
d. La p op ie e dec i e dans
le
lemme 2 (la supp ession d'une a d e
quelconque
e
de
G
mene
A
une o & asyme ique
a
2 compo-
san es) es necessai e
a
la igidi e in ini esimale, mdme si les
cAbles ne son pas ous pa alleles. Mdme lo sque ous les cPbles
de
G-
e
son emplaces pa des iges, il exis e deux ypes de
de o ma ions e I'un d'eux es une de o ma ion du sys eme o i-
ginal ( oi
igu e
5).
51
e.
A
de o ma ion is called elemen a y i he e exis s a bipa i ion
XuY o
A
and a cons an
c
such ha
x,
=
c.lYl
o
icX
and
x,=-c.lXl o
ieY,
and a simila condi ion holds o he
y,’s
as
well. (Tha is, only
wo
dis inc alues a ise among he x,’s and
also
wo
among he
XIS.)
The de o ma ions, illus a ed on
Fig-
u es3and5a eelemen a y.A
byp oduc o hep oo o Theo em
2
is ha i he
k+e-l
cables a e all pa allel hen he sys em is
ei he in ini esimally igid o possesses elemen a y de o ma ions.
Figu e
6
shows a sys em which is in ini esimally non- igid (see
Figu e7)
bu
hasnoelemen a yde o ma ions(asi can
beshown
by a s aigh o wa d calcula ion).
Acknowledgemen
This wo k was pa ially suppo ed by he Ins i u e u Ope a ions
Resea ch and by he Alexande - on-Humbold S i ung (Bonn,
FRG).
.11111.
e.
Une de o ma ion es di e elemen ai e s’il exis e une bipa i ion
XuY
de
A
e une cons an e
c
elles que
x,=c.lYI
pou iEXe
x,=-c.lXl pou
ieY
e elles que des condi ions similai es soien
e i iees pou lesy, aussi. (C’es -a-di eque lesx, nep ennen que
deux aleu s dis inc es, de meme que les
y,
.)
Les de o ma ions
illus ees aux
igu es
3
e
5
son elkmen ai es. La p eu e du
heo eme
2
amene
le
esul a secondai e sui an
:
si les
k+e-l
cables son ous pa all6les, alo s,
ou
bien le sys eme es in ini e-
simalemen igide,
ou
bien il possede des de o ma ions elemen-
ai es. La
igu e
6
mon e un sys kme qui es in ini esimalemen
lexible ( oi
igu e
7)
mais ne possede pas de de o ma ions
Blemen ai es (comme
on
peu le mon e pa un calcul di ec ).
Reme ciemen s
Ce e eche che a e e ealisee en pa ie g ace a des sub en ions de
I’lns i u e u Ope a ions Resea ch e de
I’Alexande - on-Humbold
S i ung (Bonn,
RFA).
.11111.
FIGURE
6
FIGURE
7