地圖上的數(shù)學難題??四色定理

編輯: 逍遙路 關鍵詞: 高中數(shù)學 來源: 高中學習網(wǎng)

色彩的運用涉及很多領域,比如繪畫、服裝、建筑、刺繡等等。繪制地圖當然也離不開色彩,不同的顏色可以幫助人們區(qū)分地圖上不同的區(qū)域。那么一幅地圖要用到多少種顏色呢?四種!這個答案聽起來有些天方夜譚,就世界地圖而言,全世界有那么多國家,怎么可能用四種顏色就能區(qū)分呢?

1852年,一位畢業(yè)于倫敦大學的制圖員格斯里來到一家科研單位做地圖著色工作。他發(fā)現(xiàn)任何一塊地圖都可以只用四種顏色著色,于是,他提出了一個疑問,能否每張不出現(xiàn)飛地(即兩個不連通的區(qū)域屬于同一個國家的情況)的地圖,都可以用不超過四種顏色來染色,而且不會有兩個相鄰地區(qū)顏色相同呢?為了尋求答案,格斯里和正在讀大學的弟弟決定把這個問題從數(shù)學上加以嚴格證明。兄弟二人為了證明這一問題使用了一大疊稿紙,還是沒有什么進展。因此,格斯里的弟弟請教了自己的老師,著名數(shù)學家德?摩爾根,摩爾根也沒有找到解決這個問題的方法,于是他寫信向自己的好友,著名數(shù)學家哈密爾頓請教。哈密爾頓收到摩爾根的信后,對四色問題進行論證。但是直到哈密爾頓逝世為止,這個問題也沒有得到解決。

1872年,英國數(shù)學家凱利正式向倫敦數(shù)學學會提出了四色猜想,從此,世界上許多一流的數(shù)學家都加入了證明這個問題的隊伍中。后來,一位名為肯普的律師兼數(shù)學家宣布他證明了四色問題,他的證明發(fā)表在美國數(shù)學雜志上?掀盏淖C明得到了許多數(shù)學家的認可,直到1890年,數(shù)學家希伍德指出他的證明存在嚴重錯誤。雖然肯普本人也承認了自己的證明存在缺陷,但他卻沒有辦法彌補。因此,四色問題依然是所有數(shù)學家探索之路上的一大挑戰(zhàn)。

直到20世紀,仍有不少數(shù)學家還在對四色問題的證明進行研究。

人們將四色猜想的內容總結為:任何一張地圖只用四種顏色就能使具有共同邊界的國家著上不同的顏色。四色猜想與哥德巴赫猜想、費馬定理成為了近代三大數(shù)學難題。

隨著科學技術的發(fā)展,計算機的誕生加快了對四色問題證明的進程。終于在1976年,美國數(shù)學家阿佩爾與哈肯在美國伊利諾斯大學的兩臺不同的電子計算機上,耗費了1200多個小時,驗證了100多億個邏輯判斷,最終完成了四色定理的證明。四色猜想的計算機證明,轟動了整個世界。

如今,雖然四色問題已經(jīng)被計算機證明,但是還有許多數(shù)學家對四色定理繼續(xù)探索研究,畢竟對數(shù)學家以及數(shù)學愛好者來說,探索的過程比問題本身更加有趣。


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