镇国学神:从数学开始无敌

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第44章 于星辰中铸剑!

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时间,在笔尖与纸张的摩擦声中,悄然流逝。

图书馆的角落,仿佛变成了一个与世隔绝的领域,一个只属于许燃和简瑶的【思维殿堂】。

“所以,我们的图G,顶点集是PG(2,5)的31个点。

两个顶点相邻,当且仅当它们在PG(2,5)中‘不共线’。”

许燃迅速地做出了总结,思路清晰。

“接下来,我们要验证两个关键性质。”

他看向简瑶,“第一,这个图G中,是否存在一个K5子图,也就是‘5个顶点互相相邻’的团?”

这个问题,如果用暴力去验证,对于一个31阶的图来说,无异于大海捞针。

但现在,有了代数和几何的武器,一切都变得不同。

简瑶的心思已经完全沉浸了进去。

她那天才的大脑在许燃的引导下,爆发出惊人的能量。

“等一下!”

她突然伸出手指,点在“不共线”三个字上,美眸中闪烁着激动的光芒,“如果五个顶点A,B,C,D,E构成一个K5子图,就意味着它们两两之间都‘不共线’。”

“但是!”

她的语速开始加快,“在射影平面PG(2,-,5)中,任意两个点(比如A和B)都确定一条唯一的线L_AB。那么,第三个点C,它既不能在L_AB上,也不能在L_AC上,也不能在L_AD上……”

她说到这里,突然卡住了。思路似乎走进了一条死胡同。

许燃没有直接给她答案,而是换了一种问法,像一个循循善诱的导师。

“换个角度想。我们来证明它的逆否命题。如果我们任意取出五个点,能不能证明,它们之中,必有两点是‘共线’的?”

这个问题像一把钥匙,瞬间捅破了那层窗户纸!

“我明白了!”简瑶的呼吸变得急促,“我们任取五个点A,B,C,D,E。先看A,B,C三点。如果它们共线,那结论就成立了,我们找到了‘共线’的两个点(甚至三个)。”

“那如果它们不共线呢?”许燃追问。

“如果A,B,C不共线,那么它们就能确定三条不同的直线L_AB, L_AC, L_BC。

这三条直线,在PG(2,5)中……”

简瑶一边说,一边快速地在纸上画着示意图,“……会交于A,B,C三个点。”

“现在,我们放入第四个点D。

如果D在这三条线中的任意一条上,比如在L_AB上,那么A,B,D就共线,结论成立。”

“如果D不在这三条线的任何一条上呢?”许燃的声音带着一种引人入胜的魔力。

“那么……D和A,B,C三点,就能确定三条新的线L_AD, L_BD, L_CD。

现在我们一共有六条线了!”

简瑶感觉自己的大脑在高速燃烧,“这六条线,最多会产生C(6,2)=15个交点,但很多是重合的……

不对不对,这个思路太复杂了!”

她有些懊恼地抓了抓头发。

许燃只是安静地看着她,没有打断。他知道,这是天才在突破自我时,必经的“阵痛”。

过了足足一分钟,简瑶的眼睛,猛地亮了起来!

“是‘鸽巢原理’!”

她激动地喊了出来,声音都有些发颤,“在PG(2,5)里,每一条线上,有q+1=6个点!而任何一个点,都恰好在q+1=6条线上!”

“我们来看点D!”

她指着草稿纸,“通过点D,可以画出6条不同的直线!

这6条直线,要把除了D以外的所有点都覆盖掉。”

“而我们还剩下A,B,C,E四个点!不对……思路又乱了!”

看着简瑶陷入苦战,许燃终于决定,轻轻地推她一把。

“不要去数线的数量。”

他轻声说,“回到最基础的性质,两点确定一条直线。”

“我们有A,B,C,D四个点,假设它们之中任意三点都不共线。

它们能确定C(4,2)=6条不同的直线。”

“现在,我们放入第五个点,E。”

“E点,它有多少种可能的位置?”

“如果E落在这六条直线中的任何一条上,比如L_AB,那么E,A,B就共线了,证毕。”

“如果E不落在这六条直线的任何一条上呢?这可能吗?”

许燃问出了最后一个,也是最关键的问题。

简瑶的大脑,如同被一道闪电劈中!

“不可能!”

她失声喊道,“PG(2,5)中,任何一个点都必须在6条线上!

如果E不在这六条线中的任何一条上,那么过E和A的直线L_EA,就是一条新的线。

过E和B的直线L_EB,也是一条新的线……

这……这就和‘两点确定唯一一条直线’的公理矛盾了!”

她激动得脸颊通红,指着自己的推导,像个得到了糖果的孩子。

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