Ramsey数表:寻找颜色奇妙的标记游戏
引言:你是否玩过标记游戏?这是一种简单却富有趣味性的游戏,但最近它已经被数学家们高度重视,因为它可以提供新的洞见来解决许多领域的问题。其中一个最著名的问题是Ramsey数问题。在本文中,我们将介绍Ramsey数问题及其示例,以及如何计算它们的方法。
什么是Ramsey数?
颜色奇妙的标记游戏规则很简单,由n个点构成的图,其中每一个点仅与其他n-1个点相连。如果我们用两种颜色对这些点进行着色,Ramsey数就是所需的最小n值,以使在该图中必定存在一组用同一种颜色标记的连通点。
举个例子,考虑一个仅有六个点的图,点与点之间有边连接。当我们用红色或蓝色对这些点进行着色时,我们发现无论我们如何进行着色,必定会有至少三个同色的点构成一个三角形。这个最小n值就是Ramsey数的例外情况,即R(3,3)=6。
计算Ramsey数
Ramsey数非常难以计算。只有一个非常小的R值(例如,R(4,4)< 20),已经被确定下来。然而,有一些估计值和界限使我们在没有完全计算Ramsey数的情况下能够了解它们的性质和大小。我们一个一个来看。
下限:Ramsey数的保底
最小Ramsey值是指仅为保底价值时可以保证在所涉及的着色标记游戏中获胜的最小n值。例如,显然,在着色标记游戏中获胜的最小n值至少为3。因此,R(3,3)≥ 3。
对于较大的值,没有一些直接的方式来计算Ramsey数的下限,但有时可以使用其他方法来确定下限。例如,在R(k,k)问题中,下限可以通过分类地引入新节点来计算,这些新节点与现有节点集合中的某个子集相连。这个方法造成的图形大小是由一个具有k-1节点的Ramsey问题引起的。因此,我们可以将下限表述为R(k,k)>(k-1)R(k-1,k-1)。
上限:Ramsey数的上限估计
大多数已知的Ramsey数是通过上限估计方法得出的。相比于计算准确Ramsey数来说,这要简单得多,但它仍然需要使用一些复杂的技巧。Ramsey数的上限通常是通过使用不同的参数,如图形的平均度数,来获得。
流行的R(5,5)估计方法的来源是Erdős和Szekeres,在他们的著名作品“The Evolution of Climbing”中,从纯粹美学的原则出发,他们都在互相猜测最小的图形大小,并提供了很多Ramsey数估计。
间接计算:Ramsey数的某些值
一些Ramsey数的值可以通过计算相关问题的答案来获得。例如,已知R(3,4)= 9,我们可以考虑一个新的着色标记游戏,其中必须用红色和蓝色对9个点进行着色,以便产生一个边长为3的三角形或一个边长为4的四边形。然后,我们可以使用已知的技术来计算这个问题的最小图形大小,最终得到 R(3,4)= 9。
总结:
尽管Ramsey数的计算非常困难,但它在许多数学领域,如组合数学、概率论、数值分析中都具有重要的应用。如果您感兴趣尝试您的数学技能,请在寻找您自己的Ramsey数时花费一些时间!