求我描述的地图填色问题详解(100分,只求详尽)

2020-09-30 财经 63阅读
最少填色数量,这个似乎不用证明了吧.最少4色.
以下是李宽证明法:
证明:
首先进行抽象处理:有颜色点表示地区,连线表示相邻及版图走向。
因为地图为平面,地区版图不可相叠覆盖。
所以连线不能交叉。
因为连线两端颜色不同。
所以两两相连的几个点颜色各不相同。
所以N个点两两相连共需N种颜色。
至此,四色问题转化为:在连线不允许交叉的前提下,最多有4个点可实现两两相连。也就是说,不可能有更多点两两相连,也就不可能出现更多色。
点数为1、2、3时均成立。由于线的形状,点的位置不影响相邻关系,故点数为3时两两相连可画成三角形。点数为4时,最终均可化为三角形内含有一点且该点与三顶点分别相连的形式。即有一点被三点封闭。
点数为5时,容易发现,无论第五点放在平面什么位置,都无法实现5个点在连线不交叉的前提下两两相连。(关键)
因为连线过程是递进的。即必然先满足三点两两相连,后满足四点两两相连,随后第五点。而已知第五点连线失败,点数更多也就不可能实现了。
环状地区,可抽象为环。环本身是封闭的。相对于环外点和环,环可视为点。在环内加点连线,最终可形成封闭区
点和环均定义为元素,欲用最少色涂最多元素,同时欲用更多色,必产生封闭区域。再用元素最少情况下,三点三线、一点一环两线、两点外一环三线为三种情况。在此基础上加点,最多四元素两两相连,最多为3+1=4色。(易操作)
无论多少元素建立连线,都不会出现多于四点两两相连情况。故最多四色。
由此,四色问题证毕。
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