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Contraejemplos para las pruebas de la afirmación correcta

Esta pregunta es, en parte inspirado por una frase que vi en una respuesta a otra pregunta:

El problema con la correcta pruebas para corregir las declaraciones es que es difícil llegar con un contraejemplo.

Hace poco, asistí a una teoría de grafos curso en el que hubo un capítulo en el gráfico coloraciones. El más famoso problema en esta área es el de cuatro colores teorema, el cual establece que los vértices de cualquier plano gráfico se pueden colorear con cuatro colores de tal manera que no hay dos vértices adyacentes del mismo color. Esto es fácilmente demostrado ser equivalente a la más famosa declaración del teorema relativo a las coloraciones de los países en un mapa. Nuestra profesora nos mostró la más simple de las pruebas de los seis colores y en cinco colores teoremas (es decir, los cuatro-color teorema, pero con 'cinco' y 'seis' sustituido por 'cuatro') y, a continuación, nos mostró un poco más complicado prueba del cuatro-color teorema.

En este punto, los murmullos empezaron a ir alrededor de la habitación. Es bien sabido que la única prueba de la cuatro-color teorema, debido a Appel y Haken, hace indispensable el uso de un ordenador para comprobar los miles de casos y ciertamente no puede ser escritas en una pizarra en menos de una hora. Nuestro leccturer explicó que la prueba era incorrecta, y dejó como un ejercicio para averiguar por qué.

He trabajado en ello un poco, y, finalmente, encontró un problema con la prueba. Busqué en internet para averiguar si estaba en lo correcto, pero era incapaz de hacerlo. Sin embargo, me hizo ver una cosa que me intrigó. La prueba de que nuestro profesor nos había mostrado fue formulado originalmente por Alfred Kempe, y se puso indiscutible durante once años hasta que Percy Heawood encontrado el problema. Lo que me pareció interesante fue la siguiente:

Percy Heawood encontrado un gráfico que fue un contraejemplo para la prueba!

Así que aquí está mi pregunta. Dado que los cuatro-color teorema es correcto, ¿cómo es posible encontrar un contraejemplo a una incorrecta de la prueba? Mi conjetura es lo que Kempe, demostró ser más fuerte que el teorema de los cuatro colores, y el Heawood gráfico es un contraejemplo para que leve fortalecimiento. Pero me interesaría saber si hay más que se puede decir.

Yo estaría especialmente interesado si usted tiene otros ejemplos de contraejemplos para incorrecta de las pruebas para la afirmación correcta.

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Julian Knight Puntos 121

Kempe la "prueba" que se utiliza la inducción sobre el número de vértices en el grafo G. Dado un grafo con n vértices, se quitó un vértice, color de la restante gráfico en cuatro colores con la hipótesis inductiva, y, a continuación, (y esta es la parte difícil) vuelva a insertar la falta de vértice, que eventualmente resultó en la necesidad de "arreglar" el colorido de sus vértices adyacentes - aquí es donde se produjo el problema.

El Heawood contraejemplo mostró muy claramente por qué el algoritmo que Kempe utilizado no era válido - cuando se aplica a Heawood del gráfico, que no tengan el resultado deseado. Así fue este algorítmica parte de la prueba de que había un error lógico que fue expuesta por el Heawood contraejemplo.

Hay muy pocas exposiciones de todo este asunto; uno de los elegidos más o menos al azar es en http://web.stonehill.edu/compsci/LC/Four-Color/Four-color.htm

11voto

GmonC Puntos 114

Generalmente, las pruebas han de muchos pasos, y establecer auxiliar de resultados en el camino a la meta final. Un contraejemplo a una auxiliar resultado sería inequívocamente dsqualify la prueba, sin desvirtuar la declaración final para ser probado.

8voto

Studer Puntos 1050

No sé lo suficiente de teoría de grafos para venir para arriba con un ejemplo. Así que vamos a ver un ejemplo de cálculo.

La verdadera afirmación: vamos a $f$ se continua en $[a,b]$, $F(x)=\int_0^xf(t)dt$. A continuación,$F'(x)=f(x)$.

"Prueba": tenemos $$F(x+h)-F(x)=\int_x^{x+h}f(t)dt,$$ así $$\etiqueta{1} f(x)\leq\frac{F(x+h)-F(x)}h\leq f(x+h). $$ Como $f$ es continua, $f(x+h)\to f(x)$, por lo que $$ F'(x)=\lim_{h\to0}\frac{F(x+h)-F(x)}h=f(x). $$

Esta prueba es incorrecto, porque la desigualdad (1) no necesariamente es al $f$ no está aumentando. Como contraejemplo a que la desigualdad, vamos a $f(x)=-x$.

(por supuesto, esta prueba puede ser reparado para convertirse en una verdadera prueba del teorema, pero el punto es que contiene una falsa afirmación, y un contraejemplo a esta falsa afirmación puede ser proporcionado)

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