六人集会问题

用调侃去书写思考,以故事来叙述理论。
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       榕城老应



好的智力游戏,挑战的是智力而不是知识。简单直观有确定的答案,但有一定的难度。问题的解决,不仅有征服高峰的快感,还常有开拓眼界的收获。上一个帖子“称球问题”就属于这一类。

我这里再出一道题。为了让大家有收获,先给大家一个思路。



我所学的许多知识中大约最直观的就是这个“抽屉原理”了。它是组合数学的一个基本原理,最先是由德国数学家狄利克雷明确地提出来的,因此,也称为狄利克雷原理。



这原理形象的说法是:将10个苹果放在9个抽屉,至少有一个抽屉会有2个或以上的苹果。如此等等,总之傻子都能明白的道理。其实我在上面称球问题的定理证明中就几次用到抽屉原理。只不过人人不打磕的就能通过,所以就不再提了。这抽屉原理,用信息也能给出个解释,不过组合数学觉得用集合论就能说明白,就不提了。

抽屉原理如果没有个不寻常的应用,那也没人会认这个账,早让奥卡姆的剃刀给切去了。下面是题目,给大家一个验证的机会。



1958年6/7月号的《美国数学月刊》上有这样一道题目: 证明在任意6人的集会上,有3个人以前彼此都相识,或者有3个人以前彼此不相识,这两者必居其一。



这道题的数目有限,自然可以用枚举法证明。但用抽屉原理,几句话就能说清,你知道该怎么证明吗?

别看这道题简单,六人集会问题是组合数学中著名的拉姆塞定理的一个简单的特例,它的思路可以得出另一些深入的结论。它们构成了组合数学中的“拉姆塞理论”。

×××××



你想出来怎么证明了吗?要是没有,下面是证明。




在6人中任选一人(称为主人),他与其他5人的关系,可以分成两类:认识的和不认识的。5人分2类,至少有一类是3人以上(抽屉原理)。



假设认识的至少有3人,这3人如果互相全不认识,就满足问题中后一条件。否则,至少有两人认识,再加上主人,就有了互相认识的3个人,满足前一条件。因此,两条件必居其一。



假设不认识的起码有3人,将前一假设论中“认识”与“不认识”互换,完全对称地可以证明了结论。

LingYuan 发表评论于
确实是这样。全世界有六十亿人,任何两个人都可以通过六个熟人联系起来,看来这个世界里的人还是紧密相联的。

以此类同的,比如信息传递也是,给世界上任何一个人写信,只要四行地址就能把收信人唯一地给确定下来,这点,我觉得也有点“不可思议”。
ying312 发表评论于
“友谊定理”还没听说。“六度分隔”这个6是一般都能把他们联系起来。虽然最初的社会学实验并不可靠,但后来的仿真实验和理论上的研究证实这样的概率还是很大的。
LingYuan 发表评论于
以前还听说过有个叫友谊定理的,好像和这六人集会有关是的:
“在3个或以上的人群中,若每两个人都有一个共同相识的人,肯定有一个人和谁都认识”。不知道在数学上怎么把这两个定理连起来。

另外,数字六很有意思,有个六度分隔的定理,也叫小世界现象吧。说世界上任何两个不管多么陌生的人,肯定可以找到六个互相彼此熟悉的人把他们联系起来。

在立体几何中,数字“6”出现的也很频繁。
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