i

Aktuální číslo:

2017/12

Téma měsíce:

Kontakty

Barvení grafů včera a dnes

 |  4. 5. 2017
 |  Vesmír 96, 264, 2017/5

Představte si mapu světa, kde je každý stát vybarvený – samozřejmě se sousední státy barvou liší. Jaké nejmenší množství barev je potřeba? Zdánlivě jednoduchá otázka, ale dává matematikům pořádně „zabrat“ dodnes.

Jako první si tuto otázku v polovině 19. století položil anglický student F. Guthrie. Vyšlo mu, že čtyři barvy stačí na mapu anglických hrabství a na všechny mapy, které zkusil – ale nevěděl, jestli to funguje vždycky. Ukázalo se, že to neví ani žádný ze slovutných profesorů, kterých se zeptal. Po třiceti letech jiný Angličan, A. Kempe, problém vyřešil, za což byl povýšen do rytířského stavu – navzdory tom, že se v jeho řešení později našla chyba a problém zůstal otevřený další dlouhá desetiletí. Až v roce 1976 problém pomocí počítače vyřešili američtí vědci K. Appel a W. Hakken. I v jejich důkazu se posléze objevila nejasná místa a definitivní řešení našla až v roce 1996 skupina matematiků, mezi nimiž byl i český rodák Robin Thomas.

Problém, který vznikl jako studentská hříčka, tak zaměstnává přední matematiky už přes 150 let a zájem o něj stále trvá. Všechna známá řešení jsou totiž tak složitá, že pro jejich zvládnutí je potřeba počítač. Během řešení problému (a díky němu) se rozvinula nová matematická disciplína, teorie grafů: Dovnitř každého státu si nakreslíme bod (vrchol). Pokud spolu dva státy sousedí, jejich vrcholy spojíme čarou (hranou). Dostaneme něco, čemu se říká graf, v tomto případě rovinný, tj. nakreslený bez křížení hran na rovinu – list papíru. Na státy můžeme zapomenout, a budeme barvit jenom jejich reprezentace, vrcholy, přičemž stejně barevné vrcholy nesmějí být spojené hranou. Tím se problém nezměnil, ale je lépe vidět, co je důležité, a je možné o řešení lépe přemýšlet. Ale hlavně se tato formulace hodí na problémy úplně jiného typu, někdy i praktické.

Nyní vidíte 28 % článku. Co dál:

Jsem předplatitel, mám plný přístup
Jsem návštěvník
Chci si přečíst celé číslo
Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru. Více o předplatném
OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Matematika

O autorovi

Robert Šámal

Doc. mgr. Robert Šámal, Ph.D., (*1977) vystudoval Matematickofyzikální fakultu Univerzity Karlovy. V tamním Informatickém ústavu se věnuje zejména barvení grafů a tokům v grafech. Je autorem řady vědeckých článků. S I. Kantorem a J. Matouškem napsali učebnici Mathematics++.
Šámal Robert

Doporučujeme

Tajemná „Boží země“ Punt

Tajemná „Boží země“ Punt uzamčeno

Břetislav Vachala  |  4. 12. 2017
Mnoho vzácného zboží starověkého Egypta pocházelo z tajemného Puntu, kam Egypťané pořádali časté obchodní výpravy. Odkud jejich expedice...
Hmyz jako dokonalý létací stroj

Hmyz jako dokonalý létací stroj

Rudolf Dvořák  |  4. 12. 2017
Hmyz patří k nejdokonalejším a nejstarším letcům naší planety. Jeho letové schopnosti se vyvíjely přes 300 milionů let a předčí dovednosti všech...
Hranice svobody

Hranice svobody uzamčeno

Stefan Segi  |  4. 12. 2017
Podle listiny základních práv a svobod, která je integrovaná i v Ústavě ČR, jsou „svoboda projevu a právo na informace zaručeny“ a „cenzura je...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné