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定理証明済み

定理 R(3, 3) = 6

内容

ラムゼー数 R(3,3)R(3, 3) は 66 に等しい。すなわち K6K_6 の辺の任意の 22 彩色は単色の K3K_3 を含み、一方で K5K_5 には単色の K3K_3 を含まない彩色が存在する。

なぜ正しいのか?

K6K_6 の1頂点は 55 個の隣接頂点を持ち、それを 22 色に分けると少なくとも 33 個が同じクラスに入る。その 33 頂点間に同色の辺が1本でもあればそれで三角形ができ、なければ逆の色の三角形ができる。

証明の概略

**ステップ1(上界 R(3,3)≤6R(3,3) \le 6)。** K6K_6 の任意の頂点 vv をとる。v に接続する 55 本の辺は赤または青に塗られている。鳩の巣原理(⌈5/2⌉=3\lceil 5/2 \rceil = 3)により、少なくとも 33 本の辺が同じ色を持つ——辺 vu1,vu2,vu3vu_1, vu_2, vu_3 がすべて赤であるとする。

**ステップ2({u1,u2,u3}\{u_1, u_2, u_3\} での場合分け)。** 三角形 {u1,u2,u3}\{u_1, u_2, u_3\} の内部の 33 本の辺を見る。もしそのうち1本——例えば u1u2u_1u_2——が赤なら、{v,u1,u2}\{v, u_1, u_2\} が赤の K3K_3 をなす。そうでなければ 33 本の辺 u1u2,u2u3,u3u1u_1u_2, u_2u_3, u_3u_1 はすべて青であり、{u1,u2,u3}\{u_1, u_2, u_3\} 自身が青の K3K_3 をなす。

**ステップ3(下界 R(3,3)>5R(3,3) > 5)。** K5K_5 の頂点を Z/5Z\mathbb{Z}/5\mathbb{Z} でラベル付けする。i−j≡±1(mod5)i - j \equiv \pm 1 \pmod 5 のとき辺 ijij を赤、i−j≡±2(mod5)i - j \equiv \pm 2 \pmod 5 のとき青に塗る。どちらの色クラスも三角形を含まない 55 長サイクルをなし、R(3,3)>5R(3,3) > 5、ゆえに R(3,3)=6R(3,3) = 6 が示された。

この定理を使うトピック

ステップごとの証明

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参考文献

  1. Marcelo Campos, Simon Griffiths, Robert Morris, Julian Sahasrabudhe (2023). An exponential improvement for diagonal Ramsey · arXiv:2303.09521
  2. Sam Mattheus, Jacques Verstraëte (2024). The asymptotics of r(4,t) · DOI:10.4007/annals.2024.199.2.8
  3. Ronald L. Graham, Bruce L. Rothschild, Joel H. Spencer (1990). Ramsey Theory (2nd ed.)