这个数学谜题将帮助你计划你的下一个党
在你的下一个shindig映射连接。
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假设你正在计划你的下一个派对,并在宾客名单上苦恼。 你应该向谁发送邀请? 朋友和陌生人是什么样的组合?

事实证明,数学家们近一个世纪以来一直在研究这个问题的一个版本。 根据你的需要,答案可能会很复杂。

我们的书, “图论的迷人世界”,“探索这些谜题,并显示如何通过图解来解决这些问题。 像这样的一个问题可能看起来很小,但是它很好地证明了图表如何被用来解决科学,交流和社会等不同领域的数学问题。

一个难题诞生了

众所周知,哈佛是全国顶尖的学术大学之一,你可能会惊讶于哈佛曾经拥有全美最好的足球队之一。 但是在1931的带领下 全美四分卫巴里·伍德,情况就是如此。

那个赛季哈佛打了军。 意外的是,在半场时间,军队领导哈佛大学13-0。 哈佛大学校长显然不高兴地告诉陆军军校学员,虽然陆军在哈佛足球方面可能比哈佛大学还好,但哈佛大学在学术上比较优秀。


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虽然哈佛回来打败了军队14-13,但是指挥官接受了挑战哈佛大学更加学术化的挑战。 大家一致认为,两人会在数学上竞争。 这导致了陆军和哈佛选拔数学队; 在1933的西点发生摊牌。 哈佛大吃一惊,军队赢了。

哈佛大学的比赛最终导致了1938大学生的年度数学竞赛,称为 普特南考试以哈佛大学校长亲戚William Lowell Putnam的名字命名。 这个考试旨在激发美国和加拿大数学的健康竞争。 多年来一直持续到今天,这个考试包含了许多有趣而且常常是具有挑战性的问题 - 包括我们上面描述的那个。

红色和蓝色的线条

1953考试包含以下问题(重写一下):飞机上有六个点。 每一点都通过蓝线或红线与其他点相连。 显示其中三个点之间只有相同颜色的线被绘制。

在数学中,如果在一些点对之间有线条的集合,则该结构称为图形。 这些图的研究被称为图论。 然而,在图论中,这些点被称为顶点,线被称为边。

图表可以用来表示各种各样的情况。 例如,在这个普特南问题中,一个点可以表示一个人,一条红线可以表示人是朋友,蓝线表示他们是陌生人。

数学考试
显示相同颜色的线连接了三个点。 加里·Chartrand

例如,我们称A点,B点,C点,D点,E点和F点,并选择其中的一个,如A点。从A点到另外5个点的五条线中,必须有三条相同的颜色线。

假设从A到B,C,D的线都是红色的。 如果B,C,D中任意两个之间的直线为红色,则有三个点,它们之间只有红线。 如果B,C,D中的任何两个之间没有红线,那么它们都是蓝色的。

如果只有五点呢? 它们之间的所有线可能没有三点着色相同。 例如,线A-B,B-C,C-D,D-E,E-A可以是红色的,其他的是蓝色的。

因此,从我们所看到的可以邀请参加一个聚会的人数最少(每两个人不论是朋友还是陌生人),有三个共同的朋友或三个相互陌生的人是六个。

如果我们想要四个人成为共同的朋友或相互陌生的人呢? 我们必须邀请参加聚会的人数最少的是什么? 这个问题已经回答了。 这是18。

如果我们想要五个人成为共同的朋友或陌生人呢? 在这种情况下,邀请参加派对的人数最少的是未知数。 没人知道。 虽然这个问题很容易描述,可能听起来很简单,但这是非常困难的。

拉姆齐数字

我们一直在讨论的是图论中称为Ramsey数的一类数字。 这些数字是以英国哲学家,经济学家和数学家的名字命名的 弗兰克Plumpton拉姆齐.

拉姆齐在26年龄去世,但是在他很小的时候就获得了一个非常好奇的数学定理,这引起了我们的问题。 假设我们有另外一架飞机由红线和蓝线连接起来。 我们选择两个正整数,分别命名为r和s。 我们希望有正确的r点,它们之间的所有线条都是红色的,或者它们之间的所有线条都是蓝色的s点。 我们可以做的最少的点数是多少? 这就是所谓的拉姆齐号码。

例如,我们希望我们的飞机至少有三个点连接所有的红线,三点连接所有的蓝线。 拉姆齐数 - 我们需要做到这一点的最少数量 - 是六个。

当数学家看待问题时,他们经常问自己:这是否意味着另一个问题? 这是拉姆齐号码和派对问题发生的事情。

例如,下面是一个:五个女孩正在策划一个派对。 他们决定邀请一些男生参加晚会,不管他们是否认识男生。 他们需要邀请多少个男孩,以确保其中总有三个男孩,这三个女孩要么是三个男孩的朋友,要么是三个男孩都不认识的。 猜测答案可能并不容易。 这是41!

谈话很少有Ramsey数字是已知的。 然而,这并不能阻止数学家试图解决这些问题。 通常,解决不了一个问题会导致一个更有趣的问题。 这就是数学家的生活。

作者简介

Gary Chartrand,数学荣誉教授, 西密歇根大学; 亚瑟本杰明,数学教授, 哈维·马德学院,张平,数学教授, 西密歇根大学

这篇文章最初发表于 谈话。 阅读 原创文章.

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