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致敬2019数学成果:拉姆齐定理无穷化 只有上帝才能去买彩票

时间:2018-09-09

其通俗的说法就是:如果屋子里有6 个人中至少存在3人相互认识或者相互不认识

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拉姆齐定理是数学组合学中的一个重要定理,其主要解决以下的问题:要找这样一个最小的数n,使得n个人中必定有k个人相识或l个人互不相识。其通俗的说法就是:如果屋子里有6 个人中至少存在3人相互认识或者相互不认识。

你是不是觉得很懵,觉得这不是一个数学问题!不在,这真是一个数学问题,再向大家讲述如何证明之前,我必须要阐明一个概念,那就是什么叫相互认识。所谓相互认识,必须是两个人彼此都认识,如A认识B,同时B认识A,这就叫相互认识;除此以外,我们都做相互不认识。

了解什么叫“相互认识”之后,我们来看这个通俗说法的简单证明:我们运用涂色法和抽屉原理来解决这个问题。如下图,我们用6个黑点来表示六个人,我们再将六个点用线段连接起来,表示他们之间有关系,并规定线段染成红色为两人认识,线段染成蓝色则表示两人相互不认识。

我们任找一个人,那么这个人就会与另外五个人有关系——认识或者不认识,即我们人选一点可以向外画5条线段,而我们的颜色只有两种,则至少有三条线段是同色的,我们不妨如上图先画三条红色线段(即假设这个人中余下5人中有三人是相互认识关系)。现在我们要做的就很简单了,要想证明这个说法是正确的,就要在途中至少找到一个三边颜色全为红色或全为蓝色的三角形,具体操作如上图,不知道你看懂没?

这个问题被解决了,但人类当然不会满足于此,1969年,英国数学家Adrian R.D. Mathias提出了拉姆齐定律无穷大版本,由此产生了这个集合论领域中涉及到无穷大的理论难题。所谓拉姆齐定律无穷化或无穷大版本,依然可以用一个通俗的例子来说明,即有这样一张彩票,它的上面有无穷行数字,每行都有无穷多个数字,而且每一行不能与其他某一行拥有无穷多个相同的数字。开奖方式是抽取无穷多个数字,如果彩票上的某一行的数字与抽取的数字有无穷多个相同,那么这张彩票就中奖了。现在问题就来了:这张彩票是否每次都能中奖?

Mathias发现这个问题与被称为“MAD族”的数学概念有关,一个MAD族就像是一张总能以某种独特而又无限的方式中奖的彩票,但却他无法证明这种关联的存在。

直到2019年,Trnquist与合作者提交了一篇论证,证实了如果彩票号码中没有特定的模式和规律,就不会组装出这样一张彩票,因而完整证明了不存在这样一张永远能中奖的特殊彩票。总结一句话,如果真有一张这样的彩票,只有上帝才能去买。

你懂了吗?

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