2017小学趣味数学故事：关于“四色问题”的证明

2017-04-25 17:10:24来源：网络

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　　那么平面上有没有第五点能分鹩肷鲜鏊牡愣加辛？吣兀渴紫日獾谖宓鉋若要与第四点D有连线就必须也在封闭图形ABC里面，其次这第五点不能落在各条连线上，否则会隔断这条连线。第五点只能落在E1、E2、E3位置（如图7所示），而这三个位置上的点分别只能与包围它的小封闭图形上的三个点有连线，而不能与第四点有连线，若要有连线必定会隔断其它连线。因此得出结论③：同一平面上任何相互之间都有连线的点最多只能有四个，若第五点要与这四点有连线，必定会使其中两点的连线中断。我们况且叫作五点连线必断定律。这就是要求证明的“四色问题”。

　　以上是在同一平面上证明了“四色问题”。如果各区域图是分布在立体形的表面（比如地球仪），我们根据拓扑学基本原理可以把这个立体形看成扁平形的，把图6中的D点看成在平面前，把D‘点看成在平面后，这两点若要有连线除非从平面中穿孔而过或者从立体形表面外的空间跨过去，否则这两点被封闭图形ABC所隔开是不可能有连线的。这个立体形可以是只要中间不穿孔的任何形状，因为不管你表面如何棱棱角角、凹凸不平，从拓扑学来看都与球形是一样性质的，这好比一个气球在充气前可以是任何形状，充气后总是接近球形。但立体形中间有穿孔的情况就不同了，它最后不会变成球形只能变成车轮内胎状的环形，前面的第四点与后面的第五点能通过中间的孔有连线。上面还提到的从立体形表面外的空间跨过去，跨过去的部分实际上与原来的立体形组成了一个环形，最后也能变成车轮内胎状。所以得出结论：中间没穿孔的立体形表面上相互之间都有连线的点最多只能有四个。

　　(来源：新东方在线论坛)

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