数学是啥玩意? (III) (改版)

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原文作者: Sherman K. Stein
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具体描述

《数学是啥玩意?》 (III)

  数学的宇宙,产生自周遭的现实世界,就好像梦想由日常的事物所激发。

  数学的宇宙浩瀚无比,这块大版图里的一切,都是人类心智活动的产物。

  阅读完这三册《数学是啥玩意?》,你就已一脚踏入了千变万化的数学天地,遍览数论(质数、同余式)、集合论、拓朴学(公路系统、地图着色)、组合数学(正交表、记忆轮)、分析学(机率)、几何、代数等等学门的基础知识。

  读过《数学是啥玩意?》之后,你就会彻底明白:数学,绝对不等于枯燥的数字计算,也不等于一页又一页没有清楚解释的难懂定理,而是实用有趣的益智游戏。

著者信息

作者简介

斯坦──《干嘛学数学?》作者 Sherman K. Stein


  加州大学戴维斯分校数学教授,该校杰出教学奖得主之一,并曾获得美国数学学会颁发的福特奖(Lester R. Ford Prize),以表彰他在阐扬数学知识方面的贡献;此外也因为《Algebra and Tiling》这本书,获颁贝肯巴赫书奖(Beckenbach Book Prize)。

  斯坦的主要兴趣在代数、组合数学及教学法,另着有《干嘛学数学?》(天下文化出版)以及为中学生所写的数学普及书系。

译者简介

叶伟文


  国立清华大学核工系毕业,原子科学研究所硕士(保健物理组)。译有《爱丽丝漫游量子奇境》、《干嘛学数学?》、《物理马戏团 I~III》、《数学小魔女》、《统计,改变了世界》等

图书目录

阅读地图
阅读指南
第15章 地图着色
第16章 数的种类
第17章 尺规作图
第18章 无穷集合
第19章 总 览
附录E  等比与调和级数
附录F  任何维数的空间
「数学健身房」的部分解答与说明

图书序言

第15章  地图着色

西洋棋盘只需要两种颜色,就能涂满整个盘面,方法是让紧邻(共用一条边线)的两个小方格各涂上不同颜色。有些地图也是一样,只需两种颜色就可以涂满,使相邻的国家有不同的颜色,但是有些地图就做不到了。

为了简单起见,当我们说「能以两种颜色着色的地图」或「两色地图」时,我们指的是只要用两种不同的颜色,就可以把整张地图涂满,而且那些共享至少一条边线的国家,会有不同的颜色。同样的,在本章稍后,我们可能会谈到「用三种不同的颜色涂满地图」或者说「一张五色地图」,都是指:共享一条边线的国家颜色不同。

我们假设前面两张地图,画的都是一个有很多国家的大岛。我们称那些国界的交叉点为「顶点」,而不在海岸线上的顶点则称为「内陆顶点」。而「顶点的次数」是指交会在这个顶点的边线数目。这种观念已经在第7章扮演过关键性的角色。

那些海岛上有众多国家的地图里,由于包围内陆顶点的国家必须交替着上不同的颜色,因此若有个内陆顶点的次数是奇数的,这张地图就没办法用两种颜色来着色。我们因此得到下列定理:

定理1:如果一个海岛上有许多国家的地图能用两种颜色来着色,则每个内陆顶点的次数都是偶数。

至于四色地图的问题,可以回溯到1852年的10月23日,是梅氏(K. O. May)提出的。就在这一天,古斯瑞(Francis Guthrie)把它拿给他的老师,逻辑学家笛摩根(Augustus De Morgan, 1806-1871)看,而笛摩根则写信问哈密顿(W. R. Hamilton, 1805-1865):

我的学生今天就一件事问我原因何在。他认为这件事是一项事实,但我不那么确定,以前也没注意到。他说如果把一个图形随意分割,并且把每块区域涂上不同的颜色,使得同一条边线的两边颜色不同,则只需要四种颜色就一定够了,甚至更少些……

你认为如何?如果真的是这样,你以前知道吗?我的学生说他曾以英格兰的地图来做实验。这件事,我愈想愈觉得它是真确的。

图书试读

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