趣味数学故事:使全世界数学家都感到困难和兴趣的四色问题( 二 )


你不妨再多试几张地图,甚至可以随便画一个地图,不论它有多少个地区,你总可以用4种颜色把它染好 。当然,有的地图碰巧用3种颜色就可以了;有的也许比较难,要经过多次试验才能成功 。但是有一条是肯定的,古今中外的一切地图,都可以用4种颜色来染色,而不破坏染色原则 。
在古今中外的地图中没有碰到过例外,并不是永远不可能能碰到例外 。谁也不能保证不会发生这样的事:有一天,交然有个人画出一张地图,这个地图非用5种颜色来染色不可 。
所以,一切地图都可以用4种颜色来染色,而不破坏染色原则,在没有得到证明之前,仍旧是一个猜想 。证明这个猜想,就是有名的四色问题 。

趣味数学故事:使全世界数学家都感到困难和兴趣的四色问题

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乍一看,四色问题似乎并不难,仔细一想,这是一个很不简单的问题 。因为要回答这个问题,就得考察一切可能画出来的地图,而一切可能画出来的地图多得不计其数,不可能一个一个地去试验 。
数学家曾经把地图分成了许多不同的类型,每一次讨论一个类型 。但是类型太多了,一类一类地研究,工作量还是太大,耗费了许多数学家的精力 。
最后,电子计算机帮了人们的忙 。它充分发挥高速度的优点,用千余小时检查了所有的类型,终于解决了四色问题,使这个猜想得到了证明,成为一条定理 。
数学故事所包含的数学知识:四色定理(世界近代三大数学难题之一),又称四色猜想、四色问题,是世界三大数学猜想之一 。四色定理的本质正是二维平面的固有属性,即平面内不可出现交叉而没有公共点的两条直线 。很多人证明了二维平面内无法构造五个或五个以上两两相连区域,但却没有将其上升到逻辑关系和二维固有属性的层面,以致出现了很多伪反例 。不过这些恰恰是对图论严密性的考证和发展推动 。计算机证明虽然做了百亿次判断,终究只是在庞大的数量优势上取得成功,这并不符合数学严密的逻辑体系,至今仍有无数数学爱好者投身其中研究 。
听完故事的课后思考:四色定理证明的关键可以归纳为二维平面内两条直线相交的问题 。
如果证明可以用一句话来说,那就是:“二维平面不存在交叉直线,只存在共点直线 。


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