Este trabalho tem por objetivo estudar os problemas computacionais que surgem ao se relacionar grafos com superfícies bidimensionais, dando especial atenção aos problemas do número de cruzamentos mínimo no plano (CROSSING NUMBER) e a problemas relacionados ao desenho de grafos em livros. Apresentamos uma redução do problema MULTICUT para CROSSING NUMBER, além de um resultado de complexidade em grafos de comparabilidade baseado em um resultado conhecido para desenhos em livros. / The objective of this text is to study computational problems that emerge from the relation between graphs and bidimensional surfaces, giving special attention to the crossing number problem and graph drawings on books. We present a reduction from MULTICUT to CROSSING NUMBER, in addition to a complexity result on comparability graphs based on a known result about drawings on books.

Este trabalho tem por objetivo estudar os problemas computacionais que surgem ao se relacionar grafos com superfícies bidimensionais, dando especial atenção aos problemas do número de cruzamentos mínimo no plano (CROSSING NUMBER) e a problemas relacionados ao desenho de grafos em livros. Apresentamos uma redução do problema MULTICUT para CROSSING NUMBER, além de um resultado de complexidade em grafos de comparabilidade baseado em um resultado conhecido para desenhos em livros. / The objective of this text is to study computational problems that emerge from the relation between graphs and bidimensional surfaces, giving special attention to the crossing number problem and graph drawings on books. We present a reduction from MULTICUT to CROSSING NUMBER, in addition to a complexity result on comparability graphs based on a known result about drawings on books.

The NP-complete k-SAT problem - decide wether a given formula is satisfiable - is of fundamental importance in theoretical computer science. In this dissertation we study random 4-SAT formulas with > 116 n^2 clauses. These formulas are almost surly unsatisfiable. Here we show the existence of a polynomial time algorithm that certifies the unsatisfiability. Therefore we study the discrepancy of hypergraphs and multigraphs. We also combine spectral techniques with approximation algorithms to achieve the new result. Our new algorithm is adaptable for Not-All-Equal-4-SAT and the 2-colouring of 4-uniform hypergraphs. We also extends the Hajos construction of non k-colourable graphs to non k-colourable uniform hypergraphs. / Das NP-vollständige Problem k-SAT ist von zentraler Bedeutung in der theoretischen Informatik. In der Dissertation werden zufällige 4-SAT-Formeln mit > n^2 vielen Klauseln studiert. Diese Formeln sind mit hoher Wahrscheinlichkeit unerfüllbar. Hier wird erstmalig die Existenz eines Algorithmus gezeigt, der diese Unerfüllbarkeit effizient verifiziert. Hierfür wird die geringe Diskrepanz von Hypergrpahen und Multigraphen betrachtet. Der Schlüssel zu diesem Algorithmus liegt in der Kombination von spektralen Techniken mit Approximationsalgorithmen der klassischen kombinatorischen Optimierung. Der vorgestellte Algorithmus kann auf den effizienten Nachweis der Unerfüllbarkeit von Not-All-Equal-4-SAT-Formeln und die Nicht-2-Färbbarkeit von 4-uniformen Hypergraphen erweitert werden. Es wird ebenfalls eine Erweiterung der Hajos-Konstruktion nicht k-färbbarer Graphen auf nicht k-färbbare uniforme Hypergraphen angegeben.

The NP-complete k-SAT problem - decide wether a given formula is satisfiable - is of fundamental importance in theoretical computer science. In this dissertation we study random 4-SAT formulas with > 116 n^2 clauses. These formulas are almost surly unsatisfiable. Here we show the existence of a polynomial time algorithm that certifies the unsatisfiability. Therefore we study the discrepancy of hypergraphs and multigraphs. We also combine spectral techniques with approximation algorithms to achieve the new result. Our new algorithm is adaptable for Not-All-Equal-4-SAT and the 2-colouring of 4-uniform hypergraphs. We also extends the Hajos construction of non k-colourable graphs to non k-colourable uniform hypergraphs. / Das NP-vollständige Problem k-SAT ist von zentraler Bedeutung in der theoretischen Informatik. In der Dissertation werden zufällige 4-SAT-Formeln mit > n^2 vielen Klauseln studiert. Diese Formeln sind mit hoher Wahrscheinlichkeit unerfüllbar. Hier wird erstmalig die Existenz eines Algorithmus gezeigt, der diese Unerfüllbarkeit effizient verifiziert. Hierfür wird die geringe Diskrepanz von Hypergrpahen und Multigraphen betrachtet. Der Schlüssel zu diesem Algorithmus liegt in der Kombination von spektralen Techniken mit Approximationsalgorithmen der klassischen kombinatorischen Optimierung. Der vorgestellte Algorithmus kann auf den effizienten Nachweis der Unerfüllbarkeit von Not-All-Equal-4-SAT-Formeln und die Nicht-2-Färbbarkeit von 4-uniformen Hypergraphen erweitert werden. Es wird ebenfalls eine Erweiterung der Hajos-Konstruktion nicht k-färbbarer Graphen auf nicht k-färbbare uniforme Hypergraphen angegeben.