小学数学 数学故事 数学猜想系列四色猜想
小学数学数学故事彻底解决“四色问题”
彻底解决“四色问题”地图“四色问题”（又称“四色猜想”）最早由英国大学生法兰西斯?古特里（Francis Guthrie）于1852年在绘制地图时发现，他却找不出科学肯定的证明就去请教他在伦敦大学读书的哥哥费特里克?古特里（Frederick Guthrie）。
兄弟俩搞了好些日子还是证明不了，就由哥哥去向伦敦大学的老师、当时非常著名的数学家奥古斯都?德?摩根（Augustus de morgan）请教，摩根教授当时也证明不了，就至函他在三一学院的好友――著名数学家威廉?哈密尔顿（William Rowan Hamilton），希望他能帮助证明。
可哈密尔顿对这个问题研究了十三年，到死也没能给出证明。
自从1879年至今全世界不断有人提出证明了“四色问题”，可是都叫人难以信服，不断又被别人否定，至今这个“四色问题”仍与“哥德巴赫猜想”及“费马最后定律”一起被全世界公认为数学史上最著名的三大难题。
本人2004年夏天刚接触到“拓扑学”，试着用“拓扑学”的方法去分析“四色问题”，只化半小时左右时间就证明了“四色问题”。
我写的《关于“四色问题”的证明》（以下简称《证明》，可在电脑中文搜索栏打入“四色问题”或作者姓名“焦永溢”查看）2004年底在许多数学网站上刊登出来后，看了的人很多认为非常正确；但也有一部分不明白的人认为证明了“相互间有连线的点不多于四个”并不是证明了“四色问题”，他们认为四点相互间有连线只是平面图上的局部现象，不能代表整个平面图，还提出比如中间一个点周围五个点的图形并没有四个点之间相互有连线却也要四种颜色。
可我在这里要再强调一下：《证明》中三个定理概括讲就是“三点必闭，四点必围，五点必断”，并没有说一定要四点相互间有连线才需四色，证明“四色问题”关键在于“五色必断”。
《证明》中分析了第五点E落在封闭图形ABC以内及以外的情况，也提到了第五点若落在连线上必定会隔断这条连线，只是没有把隔断的情况用图画出来，其实一画出来也是与另两种情况一样：三点包围一点，另一点又被小的封闭图形所包围。
小学数学数学故事数学猜想系列四色猜想
小学数学数学故事数学猜想系列四色猜想世界近代三大数学难题之一。
四色猜想的提出来自英国。
1852年，毕业于伦敦大学的弗南西斯.格思里来到一家科研单位搞地图着色工作时，发现了一种有趣的现象：“看来，每幅地图都可以用四种颜色着色，使得有共同边界的国家着上不同的颜色。
”这个结论能不能从数学上加以严格证明呢？他和在大学读书的弟弟格里斯决心试一试。
兄弟二人为证明这一问题而使用的稿纸已经堆了一大叠，可是研究工作没有进展。
1852年10月23日，他的弟弟就这个问题的证明请教他的老师、著名数学家德.摩尔根，摩尔根也没有能找到解决这个问题的途径，于是写信向自己的好友、著名数学家哈密尔顿爵士请教。
哈密尔顿接到摩尔根的信后，对四色问题进行论证。
但直到1865年哈密尔顿逝世为止，问题也没有能够解决。
1872年，英国当时最著名的数学家凯利正式向伦敦数学学会提出了这个问题，于是四色猜想成了世界数学界关注的问题。
世界上许多一流的数学家都纷纷参加了四色猜想的大会战。
1878～1880年两年间，著名的律师兼数学家肯普和泰勒两人分别提交了证明四色猜想的论文，宣布证明了四色定理，大家都认为四色猜想从此也就解决了。
11年后，即1890年，数学家赫伍德以自己的精确计算指出肯普的证明是错误的。
不久，泰勒的证明也被人们否定了。
后来，越来越多的数学家虽然对此绞尽脑汁，但一无所获。
于是，人们开始认识到，这个貌似容易的题目，其实是一个可与费马猜想相媲美的难题：先辈数学大师们的努力，为后世的数学家揭示四色猜想之谜铺平了道路。
进入20世纪以来，科学家们对四色猜想的证明基本上是按照肯普的想法在进行。
1913年，伯克霍夫在肯普的基础上引进了一些新技巧，美国数学家富兰克林于1939年证明了22国以下的地图都可以用四色着色。
1950年，有人从22国推进到35国。
1960年，有人又证明了39国以下的地图可以只用四种颜色着色；随后又推进到了50国。
看来这种推进仍然十分缓慢。
四色猜想四色猜想四色定理
四色猜想-四色猜想四色定理地图四色定理(Four color theorem)最先是由一位叫古德里Francis Guthrie 的英国大学生提出来的。
四色问题的内容是“任何一张地图只用四种颜色就能使具有共同边界的国家着上不同的颜色。
”用数学语言表示即“将平面任意地细分为不相重叠的区域每一个区域总可以用1234这四个数字之一来标记而不会使相邻的两个区域得到相同的数字。
”这里所指的相邻区域是指有一整段边界是公共的。
如果两个区域只相遇于一点或有限多点就不叫相邻的。
因为用相同的颜色给它们着色不会引起混淆。
四色问题的内容是“任何一张地图只用四种颜色就能使具有共同边界的国家着上不同的颜色。
”也就是说在不引起混淆的情况下一张地图只需四种颜色来标记就行发展历史不过情况也不是过分悲观。
数学家希奇早在1936年就认为讨论的情况是有限的不过非常之大大到可能有10000种。
对于巨大而有限的数，最好由谁去对付？今天的人都明白：计算机。
从1950年起希奇就与其学生丢莱研究怎样用计算机去验证各种类型的图形。
这时计算机才刚刚发明。
两人的思想可谓十分超前。
1972年起黑肯与阿佩尔开始对希奇的方法作重要改进。
到1976年他们认为问题已经压缩到可以用计算机证明的地步了。
于是从1月份起他们就在伊利诺伊大学的IBM360机上分1482种情况检查历时1200个小时，作了100亿个判断最终证明了四色定理。
在当地的信封上盖“Four colorssutfice”四色，足够了的邮戳就是他们想到的一种传播这一惊人消息的别致的方法。
人类破天荒运用计算机证明著名数学猜想应该说是十分轰动的。
赞赏者有之，怀疑者也不少，因为真正确性一时不能肯定。
后来也的确有人指出其错误。
1989年，黑肯与阿佩尔发表文章宣称错误已被修改。
1998年托马斯简化了黑肯与阿佩尔的计算程序但仍依赖于计算机。
无论如何四色问题的计算机解决给数学研究带来了许多重要的新思维。
问题影响一个多世纪以来，数学家们为证明这条定理绞尽脑汁，所引进的概念与方法刺激了拓扑学与图论的生长、发展。
地图上的数学问题——四色猜想
讲评2：解决问题
1、小蕾家装修地面花了6300元，比计划节约了
10%，就是少花了多少元？
？元
计划：
“1”
10%
实际：
方法1：6300÷（1-10）=7000（元） 7000-6300=700（元）
方法2：6300÷9×1=700（元）
6300元
要关求键少句花中了，多（少）元是，单就位是“求1”（？ ）的10%。
同学们，下课
停课不停教不停学
地图上的数学问题 ——四色定理
分析讲评
பைடு நூலகம் 数学中的密码
（1）明文“SHUXUE”加密后的密文是什么？
凯撒大帝法加密时对应编码要先加（ ）？
12
19
数学中的密码
（2）密文“-CBZA,TB”去密后的明文是什么？
讲评1：选择填空
将这些数按照从小到大的顺序排列。 （ ）＜（ ）＜（ ）＜（ ）
实际花的钱数
计划花的钱数
讲评2：解决问题
分数问题的关键： 核心→（ ）是（ ）的（（ ））。
【例】关键句： 实际比计划节约了10%
四色猜想
考考你
截至2019年，世界上共有233个国家和 地区。根据故事，要求相邻的国家涂上 不同的颜色，至少需要（ ）种颜色？
4
5
大家了解了吗？
布置作业：
（1）一起作业APP; （2）下节课准备直尺，圆规，剪刀，卡纸，胶带。
二、四色猜想与证明
四色猜想：“任何一张地图只用四种颜色就能使具有共同边界的国家填上不同的颜色。
”
数学语言表示：“将平面任意地细分为不相重叠的区域，每一个区域总可以用1234这四个数字之一来标记而不会使相邻的两个区域得到相同的数字。
”这里所指的相邻区域是指有一整段边界是公共的。
如果两个区域只相遇于一点或有限多点就不叫相邻的。
因为用相同的颜色给它们着色不会引起混淆。
1852年，毕业于伦敦大学的格斯里发现每幅地图都可以只用四种颜色着色。
和其弟弟研究没成功。
1852年，格斯里的弟弟请教其老师著名数学家德·摩尔根但未能证明，摩尔根后向著名数学家哈密顿爵士请教，仍未证明。
1872年，英国当时最著名的数学家凯利正式向伦敦数学学会提出了这个问题后，世界上许多一流的数学家都纷纷参加了四色猜想的大会战。
电子计算机问世后，演算速度迅速提高，加快了对四色猜想证明的进程。
在1976年，美国伊利若斯大学的两台不同的电子计算机，用1200个小时，作100亿个判断，结果没有一张地图是需要五色的，最终证明了四色定理，轰动了世界。
这是一百多年来吸引许多数学家与数学爱好者的大事，当两位数学家将他们的研究成果发表的时，当地的邮局在当天发出的所有邮件上都加盖了四色足够的特制邮戳，庆祝这一难题获得解决。
但证明并未止步，计算机证明无法给出令人信服的思考过程。
在长期的论证过程中，其他发现，人们证明，三种颜色是不够用的，五种颜色肯定够用，人们还证明，二维平面内无法构造五个或五个以上两两相邻区域。
四色猜想
四色猜想1852年，刚从伦敦大学毕业的哥斯尼在给他的兄弟弗雷赘克的一封信中提出了这样的猜想：在一幅正规地图中。
凡是有共同边界结的国家，都可以最多只用四种颜色着色,就能把这些国家区别开来。
弗雷赘克读了这封信后，就企图用数学品质方法来加证明。
但是，他花了许多时间，仍是毫无头绪，他只好去请教他的教师摩尔根。
但摩尔根也无法证明这个问题。
同时也无法推翻，就把它交给了英国著名的数学家哈密顿。
从此，这个问题在一些人中间传来似去，直到1865年哈密顿逝世为止，这个问题还没有得到解决。
于是这个问题便以"四色猜想"的名字留在了近代数学史上。
1878年，著名的英国数学家凯来把"四色猜想"通报给伦敦的数学学会会员，征求解答。
数学界顿时活跃起来，很多人挥戈上阵，企图试一试自己的能力。
1879年，肯普首先宣布证明了四色定理，接着在1880年，泰特也宣布证明四色定理的问题已经解决，从此就很少有人过问它了。
然而还有一个数学家赫伍德，并没有放弃对四色问题的研究，他从表少年时代一直到成为白发苍苍的老者，花费了毕生的精力致力于四色研究，前后整整60年。
终于在1890年，也就是肯普宣布证明了四色定理的11年之后，赫伍德发表文章，指出了肯普证明中的错误，不过，赫伍德却成功地运用肯普的方法证明了五色定理，即一张地图一公平能用和种颜色正确地染色。
五色定理被证明了。
但四色定理却又回到未被证明的四色猜想的地位了，这不仅由于赫伍德推翻了肯普的证明，而且离开泰特发表论文66年后的1946年，加拿大数学家托特又举出反例，否定了泰特的证明。
肯普的证明，虽然在11年后被推翻了，但是，人们认为他的证明思路有很多可取的地方。
因此，数学家，有不少人一直在沿着他的思路，推进着四色问题的证明工作，并且有了新的进展。
然而，这些成就所提供的检验办法太复杂了，人们难以实现。
就拿1970年有些人的方案来说，用当时的计算机来算也需要连续不断地工作10万小时（即11年以上），才能得出结论，这显然是不可能的。
趣味数学素材：四色猜想
四色猜想河北谢丽红1852年秋，刚从伦敦大学毕业的青年数学家古色利（Guthrie，F．）望着一张挂在墙上的英国地图发呆，他边数着英国的行政区边查找它的位置，同时还注意该区域的地图着色，看着看着他突然发现：该地图仅用四种不同颜色便可将图中任何两相邻区域区分开．古色利无法解释这一现象，于是他写信给仍在大学读书的弟弟，让他向该校有名的数学家棣·莫根（De Morgan，A．）请教．棣·莫根首先注意到：区分地图上的不同区域少于四种颜色不行．比如右图所示四个区域仅用三种颜色无法将它们彼此区分（请你画画看）．遗憾的是：棣·莫根本人也未能解决此问题．1878年，英国数学家凯莱（Cayley，A．）在伦敦数学年会上正式提出该问题———平面或球面上的地图仅需四种颜色可将任何相邻的两区域区分开———且征求解答，人称“四色猜想”．次年，英国律师肯普（Kempe，A．B．）发表了宣称证明四色猜想的文章，不幸的是：十一年后希伍德（Heawood，P．J．）发现文章有一个严重错误．尽管如此，肯普创立的解决此问题的方法却给了人们极大的启示．尔后，希伍德在肯普方法基础上开始了猜想的研究，整整60年过去，但他仍未能攻下这个貌似简单的四色猜想．所幸的是：他在其研究中的副产品颇丰，比如他证明了：环面（如充气自行车内胎）上的地图仅需七种颜色便可将其上面任何两相邻区域区分开，且少于七种不行．这之后又陆续有许多数学家从事此猜想的研究，但进展缓慢，结果只是局部的，即对区域数是有限的某些数的情形给出了完整的证明．到1976年初，人们仅对区域数是96的地图着色的四色猜想给出证明．但这对区域数是一般自然数的情形讲远远不够．20世纪70年代初德国数学家希斯（Heesch，H．）提出了解决四色定理（寻找所谓不可约图）的“放电算法”，为此人们将注意力转移到电子计算机上，希望借助它来完成一般地图着色的四色猜想证明．1976年6月，美国伊里诺斯州大学的黑肯（Haken，W．）和阿佩尔（Appel，K．I．），经过四年的艰苦工作，终于在计算机的帮助下完成了四色猜想的证明（共花费1200个小时的机上时间，进行60亿个逻辑判断）．因而猜想变成了定理．为此伊里诺斯州地方邮局还发行了首日封，纪念这个困扰人们一个世纪之久的问题的解决，邮戳上刻着“FOUR COLORS SUFFICE”（四种颜色就够了）．。
四色猜想
COLORS SUFFICE)，加盖在当时的信件上。
拓展了人们对“证明”的理解
• 由于这是第一次用计算机证明数学定理，所以哈肯
和阿佩尔的工作，不仅是解决了一个难题，而且从
根本上拓展了人们对“证明”的理解，引发了数学
家从数学及哲学方面对“证明”的思考。
•
德•摩根很容易地证明了三种颜色是不够的,至少
要四种颜色。下图就表明三种颜色是不够的。
• 但德· 摩根未能解决这个问题,就又把这个问题转给了其他数
学家,其中包括著名数学家哈密顿。
• 但这个问题当时没有引起数学家的重视。 • 直到1878年,英国数学家凯莱对该问题进行了一番思考后， 认为这不是一个可以轻易解决的问题，并于当年在《伦敦数 学会文集》上发表了一篇《论地图着色》的文章,才引起了
更大的注意。
• 1879年，一位英国律师肯泊在《美国数学杂志》上 发表论文，宣布证明了“四色猜想”。
• 但十一年后，一位叫希伍德的年轻人指出，肯泊的 证明中有严重错误。
• 一个看来简单，且似乎容易说清楚的问题，居然如此困难，
这引起了许多数学家的兴趣，体现了该问题的魅力。 • 实际上，对于地图着色来说,各个地区的形状和大小并不重 要,重要的是它们的相互位置。 • 下图中的三个地图对地图着色来说都是等价的。从数学上看,
Hale Waihona Puke 四色问题的解决• 直到1972年，美国依利诺大学的哈肯和阿佩尔在前
人给出算法的基础上，开始用计算机进行证明。
• 到1976年6月,他们终于获得成功。他们使用了3台
IBM360型超高速电子计算机,耗时1200小时,终于证
明了四色猜想。
• 这是一个惊人之举。当这项成果在1977年发表时, 当地邮局特地制作了纪念邮戳"四色足够"(FOUR
小学数学数学故事数学猜想系列____四色猜想
数学猜想系列----四色猜想世界近代三大数学难题之一。
四色猜想的提出来自英国。
1852年，毕业于伦敦大学的弗南西斯.格思里来到一家科研单位搞地图着色工作时，发现了一种有趣的现象：“看来，每幅地图都可以用四种颜色着色，使得有共同边界的国家着上不同的颜色。
”这个结论能不能从数学上加以严格证明呢？他和在大学读书的弟弟格里斯决心试一试。
兄弟二人为证明这一问题而使用的稿纸已经堆了一大叠，可是研究工作没有进展。
1852年10月23日，他的弟弟就这个问题的证明请教他的老师、著名数学家德.摩尔根，摩尔根也没有能找到解决这个问题的途径，于是写信向自己的好友、著名数学家哈密尔顿爵士请教。
哈密尔顿接到摩尔根的信后，对四色问题进行论证。
但直到1865年哈密尔顿逝世为止，问题也没有能够解决。
1872年，英国当时最著名的数学家凯利正式向伦敦数学学会提出了这个问题，于是四色猜想成了世界数学界关注的问题。
世界上许多一流的数学家都纷纷参加了四色猜想的大会战。
1878～1880年两年间，著名的律师兼数学家肯普和泰勒两人分别提交了证明四色猜想的论文，宣布证明了四色定理，大家都认为四色猜想从此也就解决了。
11年后，即1890年，数学家赫伍德以自己的精确计算指出肯普的证明是错误的。
不久，泰勒的证明也被人们否定了。
后来，越来越多的数学家虽然对此绞尽脑汁，但一无所获。
于是，人们开始认识到，这个貌似容易的题目，其实是一个可与费马猜想相媲美的难题：先辈数学大师们的努力，为后世的数学家揭示四色猜想之谜铺平了道路。
进入20世纪以来，科学家们对四色猜想的证明基本上是按照肯普的想法在进行。
1913年，伯克霍夫在肯普的基础上引进了一些新技巧，美国数学家富兰克林于1939年证明了22国以下的地图都可以用四色着色。
1950年，有人从22国推进到35国。
1960年，有人又证明了39国以下的地图可以只用四种颜色着色；随后又推进到了50国。
看来这种推进仍然十分缓慢。
四色猜想简介
四色猜想
四色问题，又称四色定理，是一个著名的图论问题，提出的问题是：是否可以使用四种颜色来给地图上的每两个相邻的国家着色，使得相邻的国家颜色不同？以下是对四色问题的详细介绍：
历史：四色问题最早可以追溯到19世纪，当时英国数学家弗朗西斯·格斯特提出了这个问题。
随后，数学家们开始尝试寻找问题的解决方法。
这个问题一直引发数学家和研究人员的兴趣，成为了数学领域中的一个经典问题。
问题陈述：四色问题的陈述是，给定一个平面地图，可以使用四种颜色来着色地图上的每一个国家，使得任意相邻的两个国家使用的颜色不同。
研究和尝试：四色问题在长时间内没有得到解决。
许多数学家试图寻找解决方法，但都没有成功。
该问题被证明是非常复杂的，需要复杂的图论和计算方法。
定理证明：直到1976年，美国数学家肯尼斯·阿佩尔（Kenneth Appel）和沃夫冈·哈肯（Wolfgang Haken）使用计算机辅助证明了四色问题的一个特殊情况，也就是每个地图都可以用四种颜色来着色。
这个证明引发了一些争议，因为它涉及到大规模的计算机搜索，不是传统的数学证明方法。
尽管如此，该证明被广泛接受，四色问题也被认为已经解决。
问题的一般化：尽管四色问题的一个特殊情况已经得到解决，但问题的一般化仍然是一个开放的数学问题。
研究人员继续探讨类似的问题，例如在三维空间中的着色问题。
总的来说，四色问题代表了数学中一个重要的解决问题的历程。
虽然该问题的证明涉及了计算机的使用，但它引导了图论和离散数学等领域的研究，对计算机科学和数学有着深远的影响。
四色问题的解决也是数学中的一个重要里程碑。
2。
轰动全球的四色问题
轰动全球的四色问题1、“四色猜想”的由来1852年，刚从大学毕业的学生弗南西斯·葛斯里，在对英国地图着色的时候，发现一个很有趣的现象。
对无论多么复杂的地图，只消用四种色调就足以将相邻区域分开。
弗南西斯感到这绝不是一个偶然现象，其中说不定隐藏着某种深刻的科学道理哩。
他把自己的想法告诉胞兄弗德雷克·葛斯里，请他解决。
后者是著名数学家德·摩根教授的学生。
他对弟弟提出的问题很感兴趣，并敏锐地感到，这个地图着色问题很可能是个数学问题，于是准备给出数学证明。
尽管他绞尽脑汁，却百思不得其解。
当年10月23日，弗德雷克第一次用数学的形式作为“四色定理”请求德·摩根给以证明。
摩根教授对自己的学生所提出的定理有着浓厚的兴趣，当即写信将这事告诉了他在三一学院时的学友、著名数学家和物理学家哈密尔顿爵士: “我的一个学生今天要我为他提供一个充分的理由，来说明一件我自己还无法判明究竟是对的还是错的事实。
他说，如果画一张图，图上任意分成许多部分，凡是有共同边界线的两部分要涂上不同的颜色。
那么，大概需要四种颜色，而不需要更多的颜色就可以了。
请问：难道不能够构造出一个需要五种或者更多种颜色的图么？图1摩根教授期望这位智慧超人的超复数的缔造者能够给出答案。
哈密尔顿爵士根本没有想到，一个学生提出的这样一个简简单单的问题，居然会如此意想不到的困难。
他经过长达13年的冥思苦索，直到1865年逝世为止，对此染色定理，始终一筹莫展，毫无结果。
哈氏死后13年，1878年6月13日，一位当时很有名望的数学家凯莱，在数学年会上宣读他曾在伦敦数学会会刊上发表过的一篇文章时，将上述问题归纳为“四色猜想”。
并在 1879年英国皇家地理会创办的第一期会刊上，再次提及这个“猜想”，征求对这一“猜想”的正确解答。
川凯莱的文章和讲话，引起了很大的反响，吸引了一大批很有才华的有志之士去探索这一难题的奥秘。
值得一提的是，在这群有志之士中，有的人并不是以数学为专业的，而仅仅是对“四色猜想”着了迷而改攻数学的。
数学猜想与发现
数学猜想与发现——四色定理By谢宸伟猜想的提出者——毕业于伦敦大学的格斯里四色定理又称四色猜想、四色问题，是世界三大数学猜想之一。
四色定理是一个著名的数学定理，通俗的说法是：每个平面地图都可以只用四种颜色来染色，而且没有两个邻接的区域颜色相同。
1976年借助电子计算机证明了四色问题，问题也终于成为定理，这是第一个借助计算机证明的定理。
历程1878～1880年两年间，数学家肯普和泰勒两人分别提交了证明四色猜想的论文，宣布证明了四色定理。
大家都认为四色猜想从此也就解决了，但其实肯普并没有证明四色问题。
1890年，在牛津大学就读的年仅29岁的赫伍德以自己的精确计算指出了肯普在证明上的漏洞。
他指出肯普说没有极小五色地图能有一国具有五个邻国的理由有破绽。
不久泰勒的证明也被人们否定了。
人们发现他们实际上证明了一个较弱的命题——五色定理。
就是说对地图着色，用五种颜色就够了。
追根究底是数学家的本性。
一方面，五种颜色已足够，另一方面，确实有例子表明三种颜色不够。
那么四种颜色到底够不够呢？这就像一个淘金者，明明知道某处有许多金矿，结果却只挖出一块银子，你说他愿意就这样回去吗？结果当然是不可能，于是数学家们继续研究着。
不过虽然肯普失败了但他的证明阐明了两个重要的概念，对以后问题的解决提供了途径。
第一个概念是“构形”：他证明了在每一张正规地图中至少有一国具有两个、三个、四个或五个邻国，不存在每个国家都有六个或更多个邻国的正规地图，也就是说，由两个邻国，三个邻国、四个或五个邻国组成的一组“构形”是不可避免的，每张地图至少含有这四种构形中的一个。
另一个概念是“可约”性：“可约”这个词的使用是来自肯普的论证。
他证明了只要五色地图中有一国具有四个邻国，就会有国数减少的五色地图。
自从引入“构形”，“可约”概念后，逐步发展了检查构形以决定是否可约的一些标准方法，能够寻求可约构形的不可避免组，是证明“四色问题”的重要依据。
但要证明大的构形可约，需要检查大量的细节，这是相当复杂的。
四色猜想(全)
四色猜想几年前，我接触到了四色猜想，并被它的神奇深深吸引住。
通过很长一段时间的思考，否定，再思考，再否定，我终于找到了一个自认为满意的答案。
当然，说她绝对无懈可击我还是没有把握的，我只希望通过这个文章能拓展一下思维，特别是续文中的证明方式，可能也算是开创先河吧。
此证明过程分两步进行，并用两个命题引入最后的结论。
命题一：出现第五种颜色国家的充要条件是这个国家与四个两两相邻的国家都相邻。
（这是一个伪命题，不过对于理解以后的证明有帮助）地图很复杂，国家形状各异，研究起来很困难，所以第一个工作是将地图简化。
先引入一个概念：连线。
在地图上每个国家上选一个中心点（为理解方便选国家首都），每两个相临的国家都用一根柔线把它们的中心点连起来，并且这些线都只在这两个相邻国家的国土上经过（因此不一定是直线），现在将所有的国家都忽视掉，地图上只剩下很多中心点和很多的柔线。
点就代表国家，线就代表相邻关系。
连线有一个重要特性：可以不相交。
这个不难理解。
四个国家两两相邻，用四个点和六条连线可以很清楚的表示出来，如下图：上图是四点两两相连的最简情况之一，还有一种最简情况是正方行的四边和两条对角线，不过上文所书连线可以不相交，因此否决了后者。
想在上图中添加第五个点和以上四点都相连且连线不相交，显然是不可能的。
换言之，一个平面内不可能出现五个点两两相连且连线不相交。
所以得证，不可能出现第五个国家与四个两两相邻的国家都相邻。
也就是说不可能出现五个国家两两相邻。
以上的证明过程没有错误，而推论的局限在于只考虑了相邻不同色的情况，如果国家不相邻也不同色，上面的推论就不适用了。
命题二：出现第五种颜色国家的充要条件是这个国家与四个必不同色的国家都相邻。
引入一个新概念——影响线(影响线很难理解,所以后面会有一个续文专就影响线做介绍。
)影响线——若A，B两国必不同色，它们中心点之间必然存在着一些连线，这些线起到影响双方的作用，若A，B相邻，它们的连线就是影响线。
四色猜想 四色定理
四色猜想四色定理地图四色定理(Four color theorem)最先是由一位叫古德里Francis Guthrie的英国大学生提出来的。
四色问题的内容是任何一张地图只用四种颜色就能使具有共同边界的国家着上不同的颜色。
用数学语言表示即将平面任意地细分为不相重叠的区域每一个区域总可以用1234这四个数字之一来标记而不会使相邻的两个区域得到相同的数字。
这里所指的相邻区域是指有一整段边界是公共的。
如果两个区域只相遇于一点或有限多点就不叫相邻的。
因为用相同的颜色给它们着色不会引起混淆。
四色问题的内容是任何一张地图只用四种颜色就能使具有共同边界的国家着上不同的颜色。
也就是说在不引起混淆的情况下一张地图只需四种颜色来标记就行发展历史不过情况也不是过分悲观。
数学家希奇早在1936年就认为讨论的情况是有限的不过非常之大大到可能有10000种。
对于巨大而有限的数，最好由谁去对付？今天的人都明白：计算机。
从1950年起希奇就与其学生丢莱研究怎样用计算机去验证各种类型的图形。
这时计算机才刚刚发明。
两人的思想可谓十分超前。
1972年起黑肯与阿佩尔开始对希奇的方法作重要改进。
到1976年他们认为问题已经压缩到可以用计算机证明的地步了。
于是从1月份起他们就在伊利诺伊大学的IBM360机上分1482种情况检查历时1200个小时，作了100亿个判断最终证明了四色定理。
在当地的信封上盖Four colorssutfice四色，足够了的邮戳就是他们想到的一种传播这一惊人消息的别致的方法。
人类破天荒运用计算机证明著名数学猜想应该说是十分轰动的。
赞赏者有之，怀疑者也不少，因为真正确性一时不能肯定。
后来也的确有人指出其错误。
1989年，黑肯与阿佩尔发表文章宣称错误已被修改。
1998年托马斯简化了黑肯与阿佩尔的计算程序但仍依赖于计算机。
无论如何四色问题的计算机解决给数学研究带来了许多重要的新思维。
问题影响一个多世纪以来，数学家们为证明这条定理绞尽脑汁，所引进的概念与方法刺激了拓扑学与图论的生长、发展。
关于四色定理的故事
关于四色定理的故事今天给你讲讲四色定理的超有趣故事。
从前啊，有一帮特别爱琢磨地图的人。
你想啊，地图上有好多国家或者地区，要是给它们涂上颜色，可就有讲究了。
那时候人们就想啊，怎么用最少的颜色来涂这些国家，还能保证相邻的国家颜色不一样呢？这就像是一个超级有趣的涂色游戏挑战。
一开始呢，大家都在那瞎猜，有人说五种颜色肯定够了，还有人说六种。
但是呢，就有一些很聪明、很执着的数学家，他们觉得这个事儿肯定没那么复杂，也许用更少的颜色就行。
于是，数学家们就开始了漫长的探索之旅。
这个过程啊，就像是一群探险家在一个充满迷雾的大森林里找宝藏一样。
他们想了好多好多的办法，画了无数的地图来试验。
其中有很多次，大家都觉得自己好像找到了正确答案，可是仔细一检查，漏洞百出。
就像你搭积木，搭到最后发现有一块怎么也放不进去，那种感觉可太糟糕了。
后来呢，有一个很厉害的数学家提出了四色定理的猜想，他觉得啊，不管这个地图有多复杂，只用四种颜色就能够搞定。
这可不得了，就像在平静的湖水里扔了一个大石头，整个数学界都轰动了。
大家都想证明这个猜想是对的，但是这个证明过程简直是难如登天。
好多数学家都在这个难题面前碰了一鼻子灰。
不过呢，大家可没放弃，一代又一代的数学家就像接力赛一样，前赴后继地去挑战这个难题。
直到后来啊，有一些数学家借助了计算机这个超级厉害的工具。
计算机就像一个超级大脑，能够快速地计算各种复杂的情况。
经过大量的计算和验证，终于证明了这个四色定理是正确的。
这就好比一群人在一个巨大的迷宫里走了好久好久，怎么也找不到出口，结果来了一个超级机器人，它快速地在迷宫里跑来跑去，最后找到了出口，然后告诉大家：“看，就是这儿，四色就够啦！”这个四色定理啊，现在可是数学界一个超级有名的成果，也让我们知道了看似简单的地图涂色问题背后，有着这么复杂又有趣的数学奥秘呢！。
趣味数学故事之关于“四色问题”的证明-教育文档
趣味数学故事之关于“四色问题”的证明趣味数学故事之关于“四色问题”的证明“四色问题”是世界数学史上一个非常著名的证明难题，它要求证明在平面地图上只要用四种颜色就能使任何复杂形状的各块相邻区域之间颜色不会重复，也就是说相互之间都有交界的区域最多只能有四块。
一百五十多年来有许多数学家用了很长时间，化了很多精力才能证明这个问题。
前些日子报刊上曾有报道说：有好几位大学生用好几台电子计算机联合起来化了十几个小时才证明了这个问题。
本人在二十多年前就知道有这么一个“四色问题”，可一直找不到证明它的方法。
现在我刚接触到“拓扑学”，其实用“拓扑学”原理一分析，“四色问题”就象当年欧拉把“七桥问题”看成是经过四个点不重复的七条线段的“一笔画”一样简单，连一般的小学生都能证明它。
根据“拓扑学”原理，任何复杂形状的每一块区域都可看成是一个点，两块区域之间相互有交界的可看成这两点之间有连线，只要证明在一个平面内，相互之间都有连线的点不会超过四个，也就证明了“四色问题”。
平面内的任意一个点A可与许许多多的点B、C、D……X、Y、Z有连线（如图1所示），同样B点也可与其它点有连线，C、D……X、Y、Z各点也可与其它点有连线。
但有一个原则：各连线之间不能相互交叉，因为一旦交叉就会产生一条连线隔断另一条连线（如图2所示），BC的连线就隔断了AD的连线。
但有人会说：两点间的连线可有许多条，AD连线可绕到B点或C点以外（图2中虚线所示）不就没有交叉了吗？可是这样一绕就产生一个结果：原来在一个封闭图形外的点变成了封闭图形内的点。
下面就通过对封闭图形的分析来证明相互之间都有连线的点不超过四个。
一个点本身或两个点之间的连线都可形成一个或多个封闭图形（如图3所示）。
三个相互之间都有连线的点从A点连到B点再到C点又回到A点（如图4所示），必定会造成图形的封闭。
封闭图形上的点若多于四点（如图5所示），从第三点C起各点与第一点A的连线又将整个封闭图形分割成许多小的封闭图形。
四色猜想四色猜想四色定理
四色猜想 -四色猜想四色定理地图四色定理(Four color theorem) 最初是由一位叫古德里 Francis Guthrie 的英国大学生提出来的。
四色问题的内容是“任何一张地图只用四种颜色就能使拥有共同界限的国家着上不一样的颜色。
”用数学语言表示即“将平面任意地细分为不相重叠的地区每一个地区总能够用 1234 这四个数字之一来标志而不会使相邻的两个地区获得相同的数字。
”这里所指的相邻地区是指有一整段界限是公共的。
假如两个地区只相遇于一点或有限多点就不叫相邻的。
由于用相同的颜色给它们着色不会惹起混杂。
四色问题的内容是“任何一张地图只用四种颜色就能使拥有共同界限的国家着上不一样的颜色。
”也就是说在不惹起混杂的状况下一张地图只要四种颜色来标志就行发展历史可是状况也不是过分消极。
数学家希奇早在 1936年就以为议论的状况是有限的可是特别之大大到可能有 10000种。
关于巨大而有限的数，最好由谁去对付？今日的人都理解：计算机。
从 1950年起希奇就与其学生丢莱研究如何用计算机去考证各样种类的图形。
这时计算机才刚才发明。
两人的思想堪称十分超前。
1972 年起黑肯与阿佩尔开始对希奇的方法作重要改良。
到 1976 年他们以为问题已经压缩到能够用计算机证明的地步了。
于是从 1 月份起他们就在伊利诺伊大学的 IBM360 机上分 1482 种状况检查历时 1200 个小时，作了 100 亿个判断最后证了然四色定理。
在当地的信封上盖“Fourcolorssutfice 四色”，足够了的邮戳就是他们想到的一种流传这一惊人消息的新奇的方法。
人类破天荒运用计算机证明有名数学猜想应当说是十分惊动的。
欣赏者有之，思疑者也许多，由于真实确性一时不可以一定。
以后也确实有人指出其错误。
1989 年，黑肯与阿佩尔发布文章声称错误已被改正。
1998 年托马斯简化了黑肯与阿佩尔的计算程序但仍依靠于计算机。
不论如何四色问题的计算机解决给数学研究带来了很多重要的新思想。
利用数学模型证明四色猜想
面，便有了“1 面、3 线、3 点”（记作“1+3”或“3+1”）组成的
起始△ABC 单元区域特征。
单元，指△“1 面、3 线”起始位置；单元区域，指△“1 面、3
线”C43
组合位置；区域，指
C3 4
组合位置的整（总）体。
根据平面几何三角形定义与平面公理二，四色猜想使用的“1 面、
2
3 线”与“1 面、3 点”概念是一致的。
重组△角与起始△角共点，相对下一个△的出现，重组△则又被称为
起始△，可链锁产生。由“1 面、3 线（点）”组成的 图形，是相
似△或等价△。
根据平角定义，直线与平角可以互相转化。因此，线段上可以有
无数平角。平角的对顶角区域同样是个区域位置概念。
（1）根据三角形定义，点是其所在的线、面的共点。重组△与
起始△有、只有一个共点，且三个角的共点可以分别连锁产生另外的
“1 面”蓝 3：P32=(124，421，142，214，412，241）
“1 面”绿 2：P32=(143，341，134，413，314，431）
“1 面”黄 1：P32=(324，432，234，423，342，243）
（三）数学归纳。
1、任意 K 个△ABC 单元区域。
平面（1→ k 区域）=∑1k
起始△ABC
的“1
面、3
线”的
C3 4
四种单元区域组合，有三种标
识方式。
1、单元区域 C43=
2、C43=123④、12③4、1②34、①234。 3、区域内的“四方八位”位置，每个起始单
元区域
C3 4
则依照“1
单元、3
相邻”面（1+3）规则
进行“3+1”链锁重组，来实现区域四色猜想。
四色猜想定义的微分解析
四色猜想定义的微分解析
1 什么是四色猜想？
四色猜想是指，任何地图都可以用四种或更少颜色着色，使得相邻区域颜色不同。
这个猜想是由英国人弗朗西斯·伯克（Francis Guthrie）在1852年提出来的。
2 什么是微分解析？
微分解析是一种用微积分方法将函数进行分析的方法。
微分就是对函数进行微小的变化，从而研究函数的性质。
解析就是指用公式和函数进行计算和分析。
3 四色猜想的微分解析
研究“四色猜想”是一个十分复杂的问题，需要用到许多数学工具，其中包括微分解析。
具体来说，解决“四色猜想”问题的方法是在平面上建立一个图形模型，然后对这个模型进行数学分析，最终得出结论。
在模型分析中，微分解析的主要作用是通过微分几何方法，建立各个区域与相邻区域之间的关系，从而进一步推断出各个区域颜色的分布情况。
例如，可以用微分方程模拟着色过程中的颜色变化，然后利用微积分方法计算出各个区域的颜色分布方式。
这样就可以避免色彩混淆，使得每个区域的颜色都可以清晰明了地呈现出来。
除了微分解析外，还要借助其他数学工具，如图论、拓扑等方法，才能完整地解决这个问题。
因此，“四色猜想”一直是数学家们努力
探究的难题，也是一个充满挑战和创新的领域。
4 结论
在数学研究中，微分解析是一个十分重要的工具，尤其是在解决
如“四色猜想”这样的难题中发挥着至关重要的作用。
通过对微积分
方法的应用，可以对函数进行精细的分析，并从中获得有关函数性质
的重要信息。
未来，如果能够进一步发展微分解析技术，也许我们将
有更多机会解决更加复杂、深奥的数学问题。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
数学猜想系列----四色猜想
世界近代三大数学难题之一。
四色猜想的提出来自英国。
1852年，毕业于伦敦大学的弗南西斯.格思里来到一家科研单位搞地图着色工作时，发现了一种有趣的现象：“看来，每幅地图都可以用四种颜色着色，使得有共同边界的国家着上不同的颜色。
”这个结论能不能从数学上加以严格证明呢？他和在大学读书的弟弟格里斯决心试一试。
兄弟二人为证明这一问题而使用的稿纸已经堆了一大叠，可是研究工作没有进展。
1852年10月23日，他的弟弟就这个问题的证明请教他的老师、著名数学家德.摩尔根，摩尔根也没有能找到解决这个问题的途径，于是写信向自己的好友、著名数学家哈密尔顿爵士请教。
哈密尔顿接到摩尔根的信后，对四色问题进行论证。
但直到1865年哈密尔顿逝世为止，问题也没有能够解决。
1872年，英国当时最著名的数学家凯利正式向伦敦数学学会提出了这个问题，于是四色猜想成了世界数学界关注的问题。
世界上许多一流的数学家都纷纷参加了四色猜想的大会战。
1878～1880年两年间，著名的律师兼数学家肯普和泰勒两人分别提交了证明四色猜想的论文，宣布证明了四色定理，大家都认为四色猜想从此也就解决了。
11年后，即1890年，数学家赫伍德以自己的精确计算指出肯普的证明是错误的。
不久，泰勒的证明也被人们否定了。
后来，越来越多的数学家虽然对此绞尽脑汁，但一无所获。
于是，人们开始认识到，这个貌似容易的题目，其实是一个可与费马猜想相媲美的难题：先辈数学大师们的努力，为后世的数学家揭示四色猜想之谜铺平了道路。
进入20世纪以来，科学家们对四色猜想的证明基本上是按照肯普的想法在进行。
1913年，伯克霍夫在肯普的基础上引进了一些新技巧，美国数学家富兰克林于1939年证明了22国以下的地图都可以用四色着色。
1950年，有人从22国推进到35国。
1960年，有人又证明了39国以下的地图可以只用四种颜色着色；随后又推进到了50国。
看来这种推进仍然十分缓慢。
电子计算机问世以后，由于演算速度迅速提高，加之人机对话的出现，大大加快了对四色猜想证明的进程。
1976年，美国数学家阿佩尔与哈肯在美国伊利诺斯大学的两台不同的电子计算机上，用了1200个小时，作了100亿判断，终于完成了四色定理的证明。
四色猜想的计算机证明，轰动了世界。
它不仅解决了一个历时100多年的难题，而且有可能成为数学史上一系列新思维的起点。
不过也有不少数学家并不满足于计算机取得的成就，他们还在寻找一种简捷明快的书面证明方法。
1。