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未解决问题,组合数学与离散数学, 算术与数论,1967年提出

孤独跑者猜想

未解决

设 nn 名跑者在周长为 1 的圆形跑道上,从同一起点在时刻 0 同时出发,每人以不同的恒定速度奔跑。若在时刻 tt,某跑者与所有其他跑者之间的圆弧距离均不小于 1n\frac{1}{n},则称该跑者在时刻 tt 是孤独的。该猜想断言,每个跑者都会在某个时刻 t>0t > 0 变得孤独。

研究前沿 截至2026年

截至2026年,孤独跑者猜想对一般 nn 仍未解决。2025至2026年间,一系列计算机辅助证明将已验证范围从巴拉哈斯–塞拉(2008年)的7名跑者扩展至13名跑者。主要突破包括:马修·罗森菲尔德的预印本(8名跑者,arXiv:2509.14111;9名跑者,arXiv:2512.01912)、塔努帕特·特拉库尔通柴的预印本(9–10名跑者,arXiv:2511.22427)以及宋卡威奇–特拉库尔通柴的预印本(11–13名跑者,arXiv:2604.23906)。所有证明均为计算机辅助,依赖筛法技术。目前尚无对一般 nn 的无条件证明。

已知最佳结果

  • 2026年,已通过计算机辅助证明对所有 n≤13n \le 13 名跑者完成验证。
  • 对于构成等差数列的速度,或更一般地,对于有界密度的博尔集中的速度,猜想已知成立。

使用的方法及其局限

方法取得的结果局限所在
计算机辅助筛法 / 穷举情形分析通过对所有速度配置(对称性等价类下)进行穷举验证,证明特定较小 nn 值时的猜想。搜索空间随 nn 超指数增长,若没有根本性的新结构洞察,该方法对较大的 nn 不可行。
博尔集与加法组合学建立了较弱的密度型结果:当速度落在有界密度的结构化算术集合中时猜想成立。无法在没有额外结构的情况下,对任意不同整数速度强制猜想成立。

尚未解决的问题

  • 是否存在一种统一的代数或分析证明策略,能够在不逐情形机器验证的前提下处理所有 nn?
  • 当跑者允许具有实数(非整数)速度时,猜想是否成立?或者能否对非整数速度构造反例?

参考文献

  1. Jordi Barajas, Oriol Serra (2008). The lonely runner with seven runners · DOI:10.37236/772
  2. Matthieu Rosenfeld (2025). The lonely runner conjecture holds for eight runners · arXiv:2509.14111 [预印本,未经同行评审]
  3. Tanupat Trakulthongchai (2025). Nine and ten lonely runners · arXiv:2511.22427 [预印本,未经同行评审]
  4. Touch Sungkawichai, Tanupat Trakulthongchai (2026). Eleven, twelve, and thirteen lonely runners · arXiv:2604.23906 [预印本,未经同行评审]
  5. Bela Bajnok (2007). The Lonely Runner Problem