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Ramsey数

下一节:小结

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Ramsey数课程教案、知识点、字幕

所以我们来证明一下

对于六人行中

必然存在3个相互认识

或3个相互不认识

我们转化为完全图的问题

这里面我们就要证明

在一个k6的完全图中

至少存在一个红色的k3

或者黑色的k3

那么我们先分析一下

对应于k6

它一共有6个顶点

我们可以用一个顶点集合

v1 v2一直到v6来表示

那么我们单独地看其中的一个点

比如说我就看第一个顶点

那么它会和其他的五个顶点

进行相连

这五条边需要着两种颜色

这时候我们可以用鸽巢原理

发现一个事实

也就是对应的不是5条边嘛

而5条边要分成两个颜色

那么至少有一种颜色

是占据了三条边的

这就是明显的鸽巢原理

那么这时候我可以假设

对应于从这个点出发的前面三条边

分别是红颜色

剩下的边呢

我颜色并不待定

那么接下来我就去看

通过判决数就可以最终证明出来

Ramsey的k6里面必然存在k3

或者另一种颜色的k3

下面我们就来用判断数

来证明一下Ramsey中的k6问题

也就是说对应于我们可以

从一个点A1出发

来考虑它和其他的5个点进行相连

因为它其他的5个边

必须要有两种颜色

因此必然会有一种颜色

它的颜色数量是3根以上

那么我可以判断一下

对应于这个顶点

它的红色的出度的边

是不是大于等于3个呢

如果它确实是大于等于3个的话

那意味着12 13 14它们是红色的边

那么我接下来再去判断

问对应的2 3 4这三个顶点中边

它是不是全部都是蓝色边呢

如果它全部都是蓝色边

意味着这三个顶点

构成了一个蓝色的三角形

如果它不是

意味着在2 3 4之间

它确实有一条红色的边

而如果有一条边假设

就是2和3这条边是红色的话

那它和A1已经构成了

一个红色三角形

因此走这条路径下来

我们发现它应该至少是

存在一个红色三角形的

那么反推到分支的地方

当时问这里是不是存在

一个蓝色的三角形

也就是所有的边都是蓝色的呢

那么如果答案是是的话

那意味着我们找到了一个

蓝色的三角形

所以对于红色边在v1出度

占了三条边以上的话

无论怎么样的判断形式

都会找到

要么红色三角形

要么是蓝色三角形

那么回头再走另外一个分支

我们通过这样的判决数来看

如果说对应于v1它输出的

三条边不是红颜色

而它中间是有三条边是蓝颜色的话

那意味着对应的它的这个出度

是蓝颜色的出度是大于等于3的

那同样我们可以询问

假设v1v2 v1v3 v1v4是蓝色的边

会有什么问题呢

我们同样会问对应于2 3 4这个

这个对应的三个点中间

是不是全部都是红边呢

如果不是的话

意味着这里面有一个蓝色的边

那有一个蓝色的边假如

我设计的是2和3之间是蓝色的边

而刚才已经说到了

这三条边如果已经是蓝色

再加上2 3这条边是蓝色的话

那已经构成了一个蓝色三角形

同样回到刚才分支的地方

这里面我们说了

它是所有的边都是红色

那意味着我们找到了一个

红色三角形

因此根据我们的判断

无论走哪一个分支

最终都能找到蓝色三角形

或者红色三角形

因此证明了在k6中

我们进行二着色

必然可以存在同色的三角形

要么是同样红色的三角形

要么是同样的蓝色三角形

听到Ramsey数问题

实际上就是在研究完全图的二着色

比如说我们刚才提到的

对于k6这样一个多边形来说

我们如果用二着色对它的边

进行着色的话

我们会保证在k6中

必然存在红色的三角形

或者蓝色的三角形

那么就会有这样一个问题

对应于红色三角形和蓝色三角形

我知道只要是一个正六边形

就可以了

那么如果我想知道

得多大一个正多边形才保证

在它的中间边进行二着色的时候

保证能够出现k4

或者另外一种颜色的k4呢

这就是Ramsey数问题

我们可以用R3 3来表示

对应于R3 3等于6

就表示的对应于一个六边形

它中间进行二着色

就可以保证有同色的k3

那么如果刚才的问题

我们在多大一个正多边形中

能够保证有红色的k4

或者蓝色的k4呢

就可以用R4 4来表示

我们可以证明其实R4 4的个数

等于18

它意味着一个正十八边形

它的对应着二着色的话

里面就必然存在一个红色的k4

或者蓝色的k4

而同样问题再换一下

如果我要保证其中

至少有一个红色的k3

或者是一个蓝色的k4呢

我们也可以通过证明

对应的计算出来R3 4是等于9的

那么再进一步

要多大的一个正多边形

能够保证二着色的时候

里面必然存在一个同色的k5呢

这个问题大家觉得应该很简单嘛

五无非就去找相应的多边形就行了

哪怕我用枚举的方法

是不是都可以呢

但是要知道

你要对一个正多边形

进行全部边的枚举

它的复杂度是相当之高

它的复杂度已经达到了o2的n减1

乘以n减2除以2次方

这是一个非常大的数量级

甚至到目前为止

R5 5等于多少

没有人知道

仅仅知道它是落在

从43到49之间的

43 49这样一个正多边形

相对对我们来说

规模并不大呀

但是它的一个枚举过程

是非常困难的

曾经有数学家这样调侃说

如果有外来的外星人攻击地球

它们要求不高

他就说能不能算出来R5 5

如果算出来R5 5的话

我们就不攻打你

那这时候数学家就说

我们应该集合所有全世界的计算机

一块来算R5 5

也许还有希望

但是回头再说

他们就说后怕呀

如果是外星人让我算R6 6的话

那我觉得不可能算出来

不如拼死一搏吧

所以由此看到

Ramsey数虽然一个非常简单直观的

但是到目前为止

它的具体数值仍然是个迷

甚至像R5 5这样

已经到了在43 49之间了

仍然没有具体的数值

可以看到Ramsey数

确实具有神奇的魅力

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