登陆注册
57676100000586

第586章 姜子麟的一个离散几何问题(理解)

以色列理工学院的姜子麟和莫斯科物理技术学院的Alexandr Polyanskii证证明了匈牙利数学家LászlóFejes Tóth球带猜想(zone conjecture)。

该猜想是在1973年提出的,它描述了:如果一个单位球面被几个长条完全覆盖,则它们的宽度总和至少是π。

其证明发表在《Geometric and Functional Analysis》杂志上,该证明对离散几何以及其新问题得以形成非常重要。

Tarski证明了半径为1的圆不能完全被宽度小于2(圆的直径)的长条所覆盖。图像中的每一长条都有自己的长度和颜色。

离散几何研究点、线、圆、多边形和其他几何体的组合性质。

例如,它处理的问题有:在一个球的周围最多能放多少个体积相同的球?或者,如何以最密集的方式放置最多的圆在某一平面,或相同大小的球在某一空间?

这些问题的解决方案有着实际的应用。

因此,最密堆积问题有助于优化编码和修正数据传输中的错误。

另一个例子是四色定理,它的内容是:四种颜色足以绘制任何一个球面地图,使得没有任何两个相邻的区域具有相同的颜色。

它促使数学家引入众多对于化学、生物学、计算机科学以及物流系统的最新发展至关重要的图论概念。

László Fejes Tóth球带猜想与离散几何学中的许多其他问题密切相关,这些问题涉及用长条覆盖表面,在20世纪得到解决。

第一个就是所谓的“木板问题”,涉及到用平行线组成的长条来覆盖圆盘。

Tarski和Moese提供了一个简单而优雅的证明,用来覆盖圆面的长条(或木板)的宽度和不超过圆盘的直径。这就是说,没有比用宽度与该圆盘直径相等的木板来覆盖它更好的方法了。

Th?ger Bang随后解决了用长条覆盖任意凸体的问题。

也就是说,他证明了覆盖单个凸体的长条的宽度之和,即能覆盖凸体的单个长条的最小宽度,至少是物体本身的宽度。

作者所处理的问题是不同的,因为它涉及到用特殊构造的区域覆盖一个单位球面。

具体来说,每个区域都是球体与某个三维平面的交,其中平面是包含在两个平行平面之间的空间区域,这两个平行平面相对于球心是中心对称的。

或者,可以在测地线的度量空间中定义区域,而不必求助于木板:单位球面上的宽度ω区域是距离大圆或赤道不超过ω/2的一组点,各点之间的距离被测量为连接它们的最短弧。

数学家们必须找到覆盖单位球面的这些长条的最小宽度和。

因此,这个问题不同于以前解决的测量宽度的方法:它被定义为弧的长度,而不是平行线或平面之间的欧几里德距离。

姜子麟和Polyanskii提出的证明是由Bang启发而来的,他通过在物体内构造一个特殊的有限点集来解决用长条覆盖物体的问题,其中应当有一个点不被任何一个长条所覆盖。

在某种程度上,Bang和作者都提出了矛盾的证明。

在球带的猜想中,数学家们假设,完全覆盖单位球面的长条的宽度和小于π,并试图找到一个矛盾--即找到一个位于球体上的点,但不在任何一个长条里。

作者们证明了,在三维空间中,可以找到这样一个点集,其至少有一个点不被覆盖球体的长条所覆盖,从而也不会被该区域覆盖。

如果该点集全位于球体内,那么就很容易在球面上绘制另一个也不被长条所覆盖的点。

如果集合中的任何一点恰好位于球体之外,那么就有可能用一个与所有较小长条宽度和等宽的较大长条代替这几个较小的长条。

因此,可以在不影响其宽度和的情况下减少初始问题中的长条数。

最终,球体上的一个点被确定为不被长条覆盖的点。

这与长条的宽度和小于π的假设背道而驰,也就证明了球带的猜想。

这个问题在n维空间中得到了解决,作者说,这与三维空间中的情形没有什么不同。

“Fejes Tóth问题已经吸引了离散几何学领域的数学家们在40多年的注意力。”

莫斯科物理技术学院离散数学系的作者Alexandr Polyanskii说到,“我们很幸运的找到了这个问题的一种简洁的解,Fejes Tóth问题促使我们去考虑另一个更为基本的猜想:球体被定义在球体与三维平面的交集上的移动长条所覆盖,该长条不一定中心对称。”

同类推荐
  • 冉冉年华吾自老

    冉冉年华吾自老

    文暄妍是努力生活的普通人,她不算出众,却勤勤恳恳,一直努力。丈夫宋玉在一家公司不大不小当个领导。两个人本来是挺恩爱的关系,却在恋爱10年结婚5年后正准备要孩子的时候,文暄妍无法忍受再一起过日子。这个当口,文暄妍竟然开始在睡梦中不停地回忆过去,不知怎么就用一个旁观者的视角重新走过了自己生活的这35年,她发现了很多自己之前没留意,没认真思考过的事情,重新思考过后,她的人生也随之发生了变化。
  • 入梦平淡人生

    入梦平淡人生

    随着改革开放成长成家立业的一代人的故事.
  • 说不完的青春年华

    说不完的青春年华

    这是我的故事,也是和我一样的人的故事。不会很感人,不会很热血。但这就是现实。这就是零零后
  • 折翅的青春

    折翅的青春

    冲动永远是魔鬼,一个个迷迷茫的大男孩,曾为爱付出真心,也因为爱坠入深渊。借用一句话:天黑路滑,社会复杂,人往高处走,总有人来找茬。
  • 我亲爱的愿一切安好

    我亲爱的愿一切安好

    生活最触动人心的往往是平平无奇的细节,别让幸福悄悄溜走。
热门推荐
  • 关于我想女装却变成美少女这档事

    关于我想女装却变成美少女这档事

    本来只是想普普通通来个女装而已,一觉醒来后却发现变成了真正的女孩子!怎么办?在线等!很急!
  • 永恒祖王

    永恒祖王

    古烈,一个小宗门的弟子,偶然间得到一滴强者血液,自此逆天崛起,剑噬星空……奇幻、瑰丽的仙侠世界。世家、王朝、宗门、海外仙山,天地之间,强者为王!有至强者弹指崩碎天地,挥手摘星捉月。也有至强者开辟世界,创造生灵。当秦幽站在天宇苍穹最巅峰之时,他才发现,自己生活的这座仙侠宇宙不过是一位超级强者随手创造的……
  • 王维诗导读

    王维诗导读

    王维(701-761年,一说699-761年),字摩诘,号摩诘居士。河东蒲州(今山西运城)人,祖籍山西祁县。唐朝诗人、画家。
  • 舰娘三国演义

    舰娘三国演义

    当三国里的军师猛将全变成了舰娘,你会收谁打天下?诸葛妖女?人妻曹?还是御姐包青天?多点耐心你会看到一片神奇的太空世界,无双战列舰、统率巡洋舰、军师驱逐舰,或者雷暴、《史记》特种舰。跪求收藏,跪求关怀,别让我埋没。
  • 虹猫蓝兔之魔教归来

    虹猫蓝兔之魔教归来

    ※※※※※※※※虹猫联合其他六剑在打败黑心虎后,森林王国恢复了安宁有一日,安宁被打破,外星使者天魔来到森林,正式通知三年后,天魔王将会占领并统一整个武林世界。面对挑衅,虹猫毅然出战,却被战败。最终森林神算子出手打败了天魔教使者,自己也命不久矣,他告诉虹猫,预言成真,而若要拯救森林,消除魔患,就要召集齐其他六侠去找天水麦积山找天成子,拜师学艺……
  • 走在春天里的诗

    走在春天里的诗

    【一揽芳华】(生活随笔)【酸诗酱油啥的】
  • 城市狩猎者

    城市狩猎者

    在城市里生活的人们就如野兽一般的狂野,归根结底其实城市的部分人们已经彻底的失去了人性,他们变得残忍,冷酷,绝情,勾心斗角,为了能从城市中虚伪的活着他们都退化到了原始,每天不停的寻找自己的猎物,成为真正的狩猎者。
  • 楚霄阳

    楚霄阳

    齐国稷下学院,楚霄阳单膝跪地郑重其言:“楚霄阳此生愿为秦王殿下征战四方,马踏六国,一生追随殿下,辅佐殿下一统天下,成就万古霸业!”不慕功名利禄,不为权势,只因年少一诺。君子一言胜过千军万马,所以他来了,为秦王征战四方。马革裹尸,亦不悔当初。擂战鼓,展大旗;杀敌军,取首级。边塞将军铁甲浴风沙,十年征战白袍成玄衣。楚霄阳立下赫赫战功,踏上那威仪万丈咸阳宫的台阶。秦王一身玄色龙袍坐于大殿龙椅上,他目光冷峻,杀伐果断的君王从不戏言。“楚霄阳通敌叛国,与羌人勾结,拥兵自重,目无王法迟迟不肯归京,收回兵权押入天牢以待审问。”一代大将征战四方功名赫赫,终落得通敌叛国的下场,她一介女军师又当如何?狡兔死,走狗烹;飞鸟尽,良弓藏。难道这就亘古不变的生存法则?而他楚霄阳就是要打破这冷酷无情生存法则,让人心变得有血有肉,而不是让道德底线沦落为权力的牺牲品。
  • 快穿之反派总是不听话

    快穿之反派总是不听话

    唐娇醒来之后脑子里一片空白,就连名字都是系统告诉她的,还是个声音机械能量极低的破系统,除此以外,还有一条99999999积分的消费记录,剩余积分:1……宿主是真穷逼,系统是真坑爹。一人一系统踏上了一路升级探寻辉煌过往的旅程。但很快唐娇便发现,每个世界都有那么一个反派,很不听话!病娇少年:你那么喜欢他,你敢死我就杀了他给你陪葬!腹黑摄政王:你不来勾引本王,那本王只好来勾引你了!邪魅血族:小东西,谁说我是吃素的?禁欲神君:本君一向说话算话,谁打赢了就听谁的。……唐娇:请等一下,反派们,我的任务不是攻略你们好么!都给我乖一点!1V1
  • 妃逃不可:王爷请留步

    妃逃不可:王爷请留步

    (本文纯属虚构,穿越玄幻文,请勿相信、模仿,谢谢!)为她伤她,因他弃他,一切皆是一个迷。爱是什么,恨又是什么,我,不知道,我只知道,我现在只是一个迷茫、无助,不知道去哪儿的人...他不在了,你回来了,我只有你了?不,我什么都没了...什么都没了...唯独有的...只有...唉...算了...罢了...