Published January 1, 2021 | Version v1
Publication

Structures of power digraphs over the congruence equation $ x^p\equiv y\; (\text{mod}\; m) $ and enumerations

  • 1. King Abdulaziz University
  • 2. Anhui Jianzhu University
  • 3. University of the Punjab

Description

In this work, we incorporate modular arithmetic and discuss a special class of graphs based on power functions in a given modulus, called power digraphs. In power digraphs, the study of cyclic structures and enumeration of components is a difficult task. In this manuscript, we attempt to solve the problem for $ p $th power congruences over different classes of residues, where $ p $ is an odd prime. For any positive integer $ m $, we build a digraph $ G(p, m) $ whose vertex set is $ \mathbb{Z}_{m} = \{0, 1, 2, 3, ..., m-1\} $ and there will be a directed edge from vertices $ u\in \mathbb{Z}_{m} $ to $ v\in \mathbb{Z}_{m} $ if and only if $ u^{p}\equiv v\; (\text{mod} \; m) $. We study the structures of $ G(p, m) $. For the classes of numbers $ 2^{r} $ and $ p^{r} $ where $ r\in \mathbb{Z^{+}} $, we classify cyclic vertices and enumerate components of $ G(p, m) $. Additionally, we investigate two induced subdigraphs of $ G(p, m) $ whose vertices are coprime to $ m $ and not coprime to $ m $, respectively. Finally, we characterize regularity and semiregularity of $ G(p, m) $ and establish some necessary conditions for cyclicity of $ G(p, m) $.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

في هذا العمل، ندمج الحساب المعياري ونناقش فئة خاصة من الرسوم البيانية بناءً على دوال القدرة في معامل معين، يسمى مخططات ثنائية القدرة. في مخططات السلطة، تعد دراسة الهياكل الدورية وتعداد المكونات مهمة صعبة. في هذه المخطوطة، نحاول حل مشكلة تطابقات القوة $ p $th على فئات مختلفة من المخلفات، حيث $ p $ هو عدد أولي فردي. لأي عدد صحيح موجب $ m $، نقوم ببناء DIGRAPH $ G(p, m )$ الذي تكون مجموعته الرأسية $\mathbb{Z }_{ m }=\{ 0, 1, 2, 3,..., m -1 \}$ وستكون هناك حافة موجهة من الرؤوس $ u\in \mathbb{Z }_{ m }$ إلى $ v\in \mathbb{Z }_{ m }$ إذا وفقط إذا $ u^{ p}\ equiv v \;(\ text{mod}\; m )$. ندرس تراكيب $ G(p, m )$. بالنسبة لفئات الأرقام $ 2^{ r }$ و $ p^{ r }$ حيث $ r\in \mathbb{Z ^{+}}$، نقوم بتصنيف الرؤوس الدورية وتعداد مكونات $ G(p, m )$. بالإضافة إلى ذلك، نقوم بالتحقيق في اثنين من الأحرف الفرعية المستحثة بقيمة $ G(p, m )$ والتي تكون رؤوسها مساوية لـ $ m $ وليست مساوية لـ $ m $، على التوالي. أخيرًا، نميز انتظام وشبه انتظام $ G(p, m )$ ونضع بعض الشروط اللازمة لدورية $ G(p, m )$.

Translated Description (French)

Dans ce travail, nous incorporons l'arithmétique modulaire et discutons d'une classe spéciale de graphiques basés sur des fonctions de puissance dans un module donné, appelés digraphes de puissance. Dans les digraphes de puissance, l'étude des structures cycliques et l'énumération des composants est une tâche difficile. Dans ce manuscrit, nous essayons de résoudre le problème des congruences de puissance $ p $th sur différentes classes de résidus, où $ p $ est un nombre premier impair. Pour tout entier positif $ m $ , nous construisons un digraphe $ G(p, m) $ dont l'ensemble des sommets est $ \mathbb{Z}_{m} = \{0, 1, 2, 3,..., m-1\} $ et il y aura un bord dirigé des sommets $ u\in \mathbb{Z}_{m} $ à $ v\in \mathbb{Z}_{m} $ si et seulement si $ u^{p}\equiv v\ ; (\text{mod} \ ; m) $ . Nous étudions les structures de $ G(p, m) $ . Pour les classes de nombres $ 2^{r} $ et $ p^{r} $ où $ r\in \mathbb{Z^{+}} $ , nous classons les sommets cycliques et énumérons les composantes de $ G(p, m) $ . De plus, nous étudions deux sous-digraphes induits de $ G(p, m) $ dont les sommets sont coprime à $ m $ et non coprime à $ m $ , respectivement. Enfin, nous caractérisons la régularité et la semi-régularité de $ G(p, m) $ et établissons quelques conditions nécessaires à la cyclicité de $ G(p, m) $ .

Translated Description (Spanish)

En este trabajo, incorporamos la aritmética modular y discutimos una clase especial de gráficos basados en funciones de potencia en un módulo dado, llamados dígrafos de potencia. En los dígrafos de potencia, el estudio de las estructuras cíclicas y la enumeración de componentes es una tarea difícil. En este manuscrito, intentamos resolver el problema de las congruencias de potencia $ p $th sobre diferentes clases de residuos, donde $ p $ es un número primo impar. Para cualquier entero positivo $ m $, construimos un dígrafos $ G(p, m) $ cuyo conjunto de vértices es $ \mathbb{Z}_{m} = \{0, 1, 2, 3, ..., m-1\} $ y habrá un borde dirigido desde los vértices $ u\en \mathbb{Z}_{m} $ hasta $ v\en \mathbb{Z}_{m} $ si y solo si $ u^{p}\equiv v\; (\text{mod} \; m) $. Estudiamos las estructuras de $ G(p, m) $. Para las clases de números $ 2^{r} $ y $ p^{r} $ donde $ r\en \mathbb{Z^{+}} $, clasificamos vértices cíclicos y enumeramos componentes de $ G(p, m) $. Adicionalmente, investigamos dos subdígrafos inducidos de $ G(p, m) $ cuyos vértices son coprimos a $ m $ y no coprimos a $ m $, respectivamente. Finalmente, caracterizamos la regularidad y semirregularidad de $ G(p, m) $ y establecemos algunas condiciones necesarias para la ciclicidad de $ G(p, m) $.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
هياكل مخططات القدرة على معادلة التطابق $ x^p\equiv y \;(\ text{mod}\; m )$ والتعدادات
Translated title (French)
Structures des digraphes de puissance sur l'équation de congruence $ x^p\equiv y\ ; (\text{mod}\ ; m) $ et les énumérations
Translated title (Spanish)
Estructuras de dígrafos de potencia sobre la ecuación de congruencia $ x^p\equiv y\; (\text{mod}\; m) $ y enumeraciones

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3130951907
DOI
10.3934/math.2021270

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1986022934
  • https://openalex.org/W2000009242
  • https://openalex.org/W2000342656
  • https://openalex.org/W2018167230
  • https://openalex.org/W2026580540
  • https://openalex.org/W2033571929
  • https://openalex.org/W2047316746
  • https://openalex.org/W2056833032
  • https://openalex.org/W2091039147
  • https://openalex.org/W2092302066
  • https://openalex.org/W2134383379
  • https://openalex.org/W2159474921
  • https://openalex.org/W2282672272
  • https://openalex.org/W2334273749
  • https://openalex.org/W2618991456
  • https://openalex.org/W2970896069
  • https://openalex.org/W2998319873
  • https://openalex.org/W4236393932