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第二百九十四章 四色定理(拓扑学)(1 / 2)

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1852年,毕业于伦敦大学的格斯里(Francis Guthrie)来到一家科研单位搞地图着色工作时,发现每幅地图都可以只用四种颜色着色。这个现象能不能从数学上加以严格证明呢?他和他正在读大学的弟弟决心试一试,但是稿纸已经堆了一大叠,研究工作却是没有任何进展。

即1890年,人们发现他们实际上证明了一个较弱的命题——五色定理。就是说对地图着色,用五种颜色就够了。

不过,让数学家感到欣慰的是,郝伍德没有彻底否定肯普论文的价值,运用肯普发明的方法,郝伍德证明了较弱的五色定理。

肯普是用归谬法来证明的,肯普的证明阐明了两个重要的概念,对以后问题的解决提供了途径。第一个概念是“构形”。

他证明了在每一张正规地图中至少有一国具有两个、三个、四个或五个邻国,不存在每个国家都有六个或更多个邻国的正规地图,也就是说,由两个邻国,三个邻国、四个或五个邻国组成的一组“构形”是不可避免的,每张地图至少含有这四种构形中的一个。

肯普提出的另一个概念是“可约”性。

“可约”这个词的使用是来自肯普的论证。

他证明了只要五色地图中有一国具有四个邻国,就会有国数减少的五色地图。

自从引入“构形”,“可约”概念后,逐步发展了检查构形以决定是否可约的一些标准方法,能够寻求可约构形的不可避免组,是证明“四色问题”的重要依据。

但要证明大的构形可约,需要检查大量的细节,这是相当复杂的。

1913年,美国着名数学家、哈佛大学的伯克霍夫利用肯普的想法,结合自己新的设想;证明了某些大的构形可约。

后来美国数学家富兰克林于1939年证明了22国以下的地图都可以用四色着色。

1950年,温恩从22国推进到35国。

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