好了,现在我们已经对当代四色定理的全部细节了如指掌了,接下来我们会开启新的时代,前面的可约化构形也会成为旧时代的风中残荷。
在我们开拓新的道路之前,先把以上对四色定理的证明做成一个数学证明的格式。尊重一下前人的思想结晶。
我们如何从实践知识中汲取理论呢?如何从有限走向无限的广阔天地呢?
数学领域有一个永远的神:数学归纳法。
我们把n个点的极大平面图表示为MG(n)。使用红黄蓝绿对它们的点着色。
显然任何一个MG(1) 或者MG(2)、MG(3)、MG(4) 可以4着色。
现在我们考察所有的MG(5),其实就一个。
由于任何一个MG(5)里必然有度为3的点,把一个度为3的点C消掉。这个图就剩下4个点,并且依然是一个MG,那显然它就消简为一个MG(4)。
把它完成4着色。不妨设点C连接的三个点为红黄蓝,把C点加回去并且着绿色,C点不会跟其他点的颜色冲突。这样就完成了对这个MG(5)的4着色。
所以所有的MG(5)都可以4着色。
我们可以继续向上考察,但是这里就不赘述了,你们可以自己先复习一下上面正多面体的着色图。
对n>4,现在假设,任何一个MG(n)和比它小的MG都可以4着色。
我们考察所有的MG(n+1)。
对于其中有度为3的点的MG(n+1),同上,可以4着色。
对于其中可拆分的MG(n+1),先把它拆分为2个子MG,显然这些子MG都可以4着色。我们把它们分别4着色,然后把它们拼合,并按照拆分处的三边形环路的三个点的颜色置换着色。
对于剩下的其中有度为4的点的MG(n+1),把一个度为4的点D消掉,把D连接的一组对角点合并。这个图少了2个点,并且依然是一个平面图G(n-1)。
使用对应的MG(n-1)把G(n-1)完成4着色。显然,D连接的点在G(n-1)里是三个,最多有三种着色,D着第四种颜色即可。先把之前合并的对角点分裂,颜色不变,然后把D加回去即可完成4着色。
对于剩下的MG(n+1),最小的度为5,必然含有一个可约化构形。直接套用这个可约化构形的化简结果。这个图少了k个点,并且依然是一个平面图G(n+1-k)。
使用对应的MG(n+1-k)把G(n+1-k)完成4着色。然后套用这个可约化构形的回退步骤,完成着色。
至此,所有的MG(n+1)都可以4着色。
确实有MG(5)和比它小的MG都可以4着色,所以任意一个MG都可以4着色。
在我们开拓新的道路之前,先把以上对四色定理的证明做成一个数学证明的格式。尊重一下前人的思想结晶。
我们如何从实践知识中汲取理论呢?如何从有限走向无限的广阔天地呢?
数学领域有一个永远的神:数学归纳法。
我们把n个点的极大平面图表示为MG(n)。使用红黄蓝绿对它们的点着色。
显然任何一个MG(1) 或者MG(2)、MG(3)、MG(4) 可以4着色。
现在我们考察所有的MG(5),其实就一个。
由于任何一个MG(5)里必然有度为3的点,把一个度为3的点C消掉。这个图就剩下4个点,并且依然是一个MG,那显然它就消简为一个MG(4)。
把它完成4着色。不妨设点C连接的三个点为红黄蓝,把C点加回去并且着绿色,C点不会跟其他点的颜色冲突。这样就完成了对这个MG(5)的4着色。
所以所有的MG(5)都可以4着色。
我们可以继续向上考察,但是这里就不赘述了,你们可以自己先复习一下上面正多面体的着色图。
对n>4,现在假设,任何一个MG(n)和比它小的MG都可以4着色。
我们考察所有的MG(n+1)。
对于其中有度为3的点的MG(n+1),同上,可以4着色。
对于其中可拆分的MG(n+1),先把它拆分为2个子MG,显然这些子MG都可以4着色。我们把它们分别4着色,然后把它们拼合,并按照拆分处的三边形环路的三个点的颜色置换着色。
对于剩下的其中有度为4的点的MG(n+1),把一个度为4的点D消掉,把D连接的一组对角点合并。这个图少了2个点,并且依然是一个平面图G(n-1)。
使用对应的MG(n-1)把G(n-1)完成4着色。显然,D连接的点在G(n-1)里是三个,最多有三种着色,D着第四种颜色即可。先把之前合并的对角点分裂,颜色不变,然后把D加回去即可完成4着色。
对于剩下的MG(n+1),最小的度为5,必然含有一个可约化构形。直接套用这个可约化构形的化简结果。这个图少了k个点,并且依然是一个平面图G(n+1-k)。
使用对应的MG(n+1-k)把G(n+1-k)完成4着色。然后套用这个可约化构形的回退步骤,完成着色。
至此,所有的MG(n+1)都可以4着色。
确实有MG(5)和比它小的MG都可以4着色,所以任意一个MG都可以4着色。





















