Ramsey定理
Frank Plumpton Ramsey(弗兰克·普伦普顿·拉姆齐,1903-1930)是英国哲学家、数学家、经济学家,26 岁英年早逝,对经济学纯理论是一个重大损失,尽管他的主要兴趣在哲学和数理逻辑方面。至于他的身份,也是十分高贵的,他是剑桥皇家学院会员、温彻斯特和三一学院昔日的学者、马格达兰校长之子 。在组合数学中的Ramsey定理,又称拉姆齐二染色定理,涉及Ramsey数和Ramsey问题,关于Ramsey问题有一个广泛流传的例子,即世界上任意6个人中,总有3个人相互认识,或互相皆不认识。
基本信息
- 中文名
拉姆齐定理
- 外文名
Ramsey定理
- 别称
拉姆齐二染色定理
- 表达式
R(a,b)个顶点的完全图
- 提出者
FrankPlumptonRamsey
- 提出时间
1930年
- 应用学科
数学
- 适用领域范围
组合数学
定理内容
Ramsey定理的通俗表述:
6 个人中至少存在3人相互认识或者相互不认识。
该定理等价于证明这6个顶点的完全图的边,用红、蓝二色任意着色,必然至少存在一个红色边三角形,或蓝色边三角形。
注:这个定理以弗兰克·普伦普顿·拉姆齐命名,1930年他在论文On a Problem in Formal Logic(《形式逻辑上的一个问题》)证明了R(3,3)=6。
证明
证明如下:首先,把这6个人设为A、B、C、D、E、F六个点。由A点可以引出AB、AC、AD、AE、AF五条线段。设:如果两个人认识,则设这两个人组成的线段为红色;如果两个人不认识,则设这两个人组成的线段为蓝色。
由抽屉原理可知:这五条线段中至少有三条是同色的。不妨设AB、AC、AD为红色。若BC,CD,BD至少存在一条为红色,则至少存在三人相互认识,结论成立。若BC,CD,BD均为蓝色,则B,C,D相互不认识,结论成立。
Ramsey数
一对常数a和b,对应于一个整数r,使得r个人中或有a个人相互认识,或有b个人互不认识;或有a个人互不认识,或有b个人相互认识。这个数r的最小值用R(a,b)来表示,也就是R(a,b)个顶点的完全图。用红蓝两种颜色进行着色,无论何种情况必至少存在以下两者之一:(1)一个a个顶点着红颜色的完全子图,或一个b个顶点着蓝颜色的完全子图;(2)一个a个顶点着蓝颜色的完全子图,或一个b个顶点着红颜色的完全子图。
上述问题可以看作是R(3,3)=6的一个特例,上面的证明利用图的形象而直观的特点,证明了R(3,3)=6。
下面不用图给出R(3,3)=6的证明:
对于A以外的5个人可分为Friend和Strange两个集合。
Friend=其余5人中与A互相认识的集合;
Strange=其余5人中与A互相不认识的集合。
根据抽屉原理,Friend和Strange中有一个集合至少有3个人,不妨假设是集合Friend。
Friend中3个人P,Q,R若是彼此互相不认识,则问题已得到证明。否则有两个人互相认识,不妨设这两个人是P和Q,则A,P,Q这3个人彼此认识。
若是集合Strange至少有3个人,可以同样讨论如下:若Strange有3人L,M,N彼此互相认识,则问题的条件已得到满足。否则设L和M互不相识,则A,L,M互不相识。