理应已知的赫伍德范例 ( \4 v/ w# A5 S. C5 |: g, M* w " c+ [( p6 A6 e. G( y弗雷德·霍罗伊德和罗伯特·格兰丁·米勒 . v. x- R1 w9 i* H4 g: |1 Q8 A1 w. b0 t
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(1990年10月23日收到) + g, Q: N3 `/ R& Q' y+ o) ` . U7 e+ B* B1 R& |0 J3 v% [ 2 s- d% D. i. ]' I7 ?: y' s在任一平面图G中,用四色正确地对每一顶点x染色,使得G中任意相邻点V、W不同色.然后用Gw(V)[x(v),x(w)]表示肯普构形的容量__容纳G中极大连接[x(v),x(w)]的色链。 $ B% [8 C7 E+ ~4 V* j0 d: ]( ^. d" B, y5 a
假定这时画好的G中,含有显示四色的5度不定平面x和另外所有3度平面,并对不定面顶点顺时针附加标记1—5,那么上述标记1和3具有相同色。! T# L1 G5 Y1 s
7 t: }: E1 K, K9 F7 v3 e 肯普试图证明四色定理,论述如下:如果G4(2)≠G2(4)(或G5(3)≠G3(5)),那么交换G4(2)(或G5(3)),使得染色数减少为3,结论成立。如果G4(1)≠G1(4),G5(3)≠G3(5),那么同时交换G1(4)和G5(3),使得染色数再次减少到3。赫伍德对这一本质结论作出反驳。他在显示图中实行颠倒染色G4(1),产生G3(5)= G5(3),或者实行颠倒染色G5(3),产生G4(1)$ q+ [8 c7 Y% H) r& f6 T5 v
3 `' Z# x. @8 W/ K= G1(4)。(看图1,在肯普构形中G4(1)和G5(3)画粗线)。拥有这种染色特征的图称为赫伍德图形,这种染色叫作赫伍德染色。并分别按顺时针方向对G4(1),逆时针方向对G5(3)作赫伍德染色叫作顺时针.逆时针赫伍德颠倒。当对图1作逆时针赫伍德颠倒时,结果使图2中顶点逆时针倒转,表明不定面顶点的新染色数周期变化。这里G4(1)被表为黑体,G5(3)用阴影线表示。这个反例足以反驳肯普结论。但应注意,图2染色已不再是赫伍德染色。了解这一点,进而实行逆时针赫伍德颠倒,从而得到图3的染色。如果继而对黑体表示的Y—R构件实行肯普颠倒,事实上是沿不定面的染色系统去掉Y,只要开始时用顺时针赫伍德颠倒图1所示图,可得到同样结果。% u+ A5 o: T( x) t) S( v( l
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赫伍德反例因而处于开放的可能性。通过一个或一系列赫伍德颠倒,每个赫伍德染色可能转化到非赫伍德染色。于是提供了一个试图证明四色定理的想法,但是对图4所示图的染色排除了这种可能性。它比赫伍德例子序列更小,且具有十折对称性,构件G4(1)和G5(3)用黑体画出。应用赫伍德颠倒会使染色结果不变。为了验证这一点,只须运用逆时针赫伍德颠倒所遵循的程序,并经由这个赫伍德染色程序返回到原型染色。" ~ u, Q8 ^, b2 G4 r: I
* O5 g0 N1 U; g \, Q, p我们对图4所示图运用四种连续的逆时针赫伍德颠倒,第一到最后的颠倒结果描述在独立的图5、6中,再次用黑体画出G4(1)和G5(3)。显而易见,这些染色的每一种情形确实都是赫伍德染色。同时能检验,从最后到第一的染色,通过图的对称旋转,结果随出。; r- a" i1 M6 V
S2 b, e3 G6 C4 [, C3 z (有兴趣研读此文英文以及图示请搜索我的博客zhangyd2007@sohu.com) ; c3 \$ l M8 z, R% X+ t