數學界有哪些通俗易懂的 open problem?

時間 2021-05-05 21:01:39

1樓:三千弱水

List of unsolved problems in mathematics - Wikipedia

對於方程

除了是否存在其他整數解

這裡表示距離到最近整數的距離, 為實數

求解方程的整數解

2 ,x > y > 1" eeimg="1"/>

其中是正互質整數,是正整數,上述方程有有限個整數解

存在正常數,使得對任意整數

C \sqrt \quad (y^ \neq x^) \\" eeimg="1"/>

對於方程

其中都是正整數,其唯一解為

再補三個[1]

畢達哥拉斯三角形指的是三邊長都是整數的直角三角形, 即滿足 且 都是整數。現在我們將這個概念擴充套件到三維,在三維空間,我們需要四個數 和 ,前三個數是立方體的三維邊長, 是立方體的空間對角線長度。

正如有些三角形的三邊都是整數一樣,存在一些立方體的三邊和體對角線 都是整數,但對於立方體來說還有三個面對角線 和 , 這就帶來乙個有趣的問題:有沒有立方體滿足這個7個邊長都是整數的條件呢?

問題的目標在於找到乙個立方體滿足 , 且全部的邊和對角線長度都是整數,這種立方體被稱為完美立方體 (perfect cuboid) 。數學家們測試了各種不同的可能構型,還沒找到任何乙個滿足條件的情況。但也不能證明這樣的立方體不存在。

隨手畫乙個閉合曲線,這個曲線不一定要是圓,可以是任何你想要的形狀,但曲線的起終點必須重合且曲線不能穿越自身,在這個曲線上可能找到四個點連成乙個正方形。內接正方形假設的內容就是,每條閉合曲線(確切來說是每個平面內的簡單閉合曲線)一定有乙個內接正方形,這個正方形上四點都在這個閉合曲線上的某處。

許多閉合曲線上內接其他形狀的問題都已經得到了解決,例如矩形或者三角形等,但正方形卻有點複雜,至今數學家們還沒有搞明白這個問題的正式證明。

這個問題之所以被命名為「美好結局問題」,是因為它促成了一對數學家的美好姻緣:數學家George Szekeres和Esther Klein都曾致力於解決這一問題,他們最終結婚了 (而這個問題仍未解決)。概括來說,這個問題是這樣的:

在一張紙面上隨機放置5個點,假設這5個點排布不特殊(比如排在一條直線上),你總能找到其中四個點構成凸四邊形,也即四個邊夾角小於180°的四邊形。這個定理的要點在於,不管這5個點的位置排布如何,你總能在5個點中構造乙個凸四邊形。

這是四邊形的情況,而數學家發現,為了確保構造出乙個凸五邊形,似乎需要9個點;對於六邊形則需要17個點,但此外更多邊形的情況我們不清楚。構造七邊形和更多變形需要多少點,依然是個謎。更重要的是,理應有乙個公式告訴我們對於某一邊數,需要多少個點。

學者們認為這個公式可能是

其中M是點數而N是邊數,但只是證明了有限範圍的數

2樓:雨雪晴

H_n=1+1/2+1/3+…1/n化成最簡分數後為u_n/v_n下面這些是還沒解決的猜想:

1. 有無窮多個n,使v_n等於1,2,…,n的最小公倍數。

2. 對每個素數p,只有有限個n,使得p|u_n。

將這些滿足p|u_n的自然數n形成的集合記為J(p)。這個問題就是說每個J(p)都是有限集。 不難得到當p≥5時,J(p)至少包含 p-1,p(p-1), p^2-1這三個數。

3. 有無窮多個素數p,使得J(p)=(這種素數被稱為調和素數),這個問題就是說的有無窮多個調和素數。

3樓:宇帆

Let be a continuous representation which is unramified at all but finitely many primes, and such that inertia at has finite image under . Then has finite image.

4樓:ZS Chen

3/20更新:我發現在我寫這個回答的十天前 @ocau 已經舉過這個例子了. 他的回答裡鏈結的MSE問題裡有更詳細的內容.

集合論最古老的問題之一: 拆分原則能否推論出選擇公理?

選擇公理有著如下的等價表述形式:

Every surjective function has a right inverse.

即: 如果 是滿射, 那麼就存在乙個 使得 .

將這個命題弱化一點, 我們就能得到拆分原理Partition Principle:

如果 是乙個滿射, 那麼就存在 為單射.

集合論上歷史最遠久的開問題之一就是: 選擇公理是否是拆分原理的推論?

作為一門數學學科, 集合論對關於"命題P是否是命題Q的推論"這類問題有著最豐富的和系統性的工具, 然而儘管如此, 目前集合論的工具對於這個問題還是非常蒼白的. 當前所有已知的ZF模型中, 這兩個命題都是同真同假的. 就我們現在的知識來看, 這個開問題的解決幾乎是一點希望都沒有.

5樓:Mivik

The Graceful Tree Conjecture:令一棵樹上每條邊的權值是這條邊連線的兩個頂點標號的差。對於所有的樹都存在一種給點標號(只能是 [0,n) 中的整數)的方式,使得每條邊的權值互不相同。

6樓:Achatinidae

1.冪級數展開的係數中是否有0?

即證明或推翻: 中 的係數 恆成立,目前計算機已經驗證了所有 ,沒有發現反例,也沒有證明。

前幾項如下:

1, -24, 252, -1472, 4830, -6048, -16744, 84480, -113643, -115920, 534612, -370944, -577738, 401856, 1217160, 987136, -6905934, 2727432, 10661420, -7109760, -4219488, -12830688, 18643272, 21288960, -25499225, 13865712, -73279080, 24647168, 128406630, -29211840, -52843168, -196706304, 134722224, 165742416, -80873520, 167282496, -182213314, -255874080, -145589976, 408038400, 308120442, 101267712, -17125708, -786948864, -548895690, -447438528, 2687348496, 248758272, -1696965207, 611981400, -1740295368......

a_n的前n項(來自OEIS)

2.數列是否是有限數列?

若存在某個 使得 ,則下標 ,遞推無法進行,數列到此為止,便為有限數列,但目前沒人能證明這一點。

前幾項如下:

1, 1, 2, 3, 3, 4, 5, 5, 6, 6, 6, 8, 8, 8, 10, 9, 10, 11, 11, 12, 12, 12, 12, 16, 14, 14, 16, 16, 16, 16, 20, 17, 17, 20, 21, 19, 20, 22, 21, 22, 23, 23, 24, 24, 24, 24, 24, 32, 24, 25, 30, 28, 26, 30, 30, 28, 32, 30, 32, 32, 32, 32, 40, 33, 31, 38, 35, 33, 39, 40, 37, 38, 40, 39......

a_n的前n項(來自OEIS)

3.Flint Hills Series是否收斂?

即求和 是否收斂?此問題與 的無理測度有關,目前還沒被證明。

4. 對於大於等於2的正整數,是否總有

其中 表示向下取整,如

看著很簡單,實際上難度很高

5.平面上n條兩兩相交的線最多能交出多少個不重疊的三角形?

又稱Kobon三角形問題,交法具體見下圖:

目前已知的一些最好的結果(圖源:Mathworld)

目前已經證明上界是 ,前幾項是

6.三維空間中至多有幾條異面直線兩兩距離相等?

又稱Touching Cylinders Puzzle,目前最好的答案是七,不知道有沒有更大的。

具體可以見:

三維空間中至多有幾條異面直線兩兩距離相等?

7.平面內能覆蓋住所有長度為1的曲線的最小圖形面積是多少?

此問題又稱The Worm Problem,即要求在平面上尋找乙個面積最小的(凸)區域,使得任何一條長為1的平面曲線都能夠通過旋轉和平移完全放入該(凸)區域之中。目前最優解如下:

8.哪些正整數不能被表示為 且 的形式?

已經證明 這些數無法表示,且至多還存在乙個 的數滿足,但目前無人能證明或推翻其存在性。

先寫這些,日後慢慢補充。。。

7樓:ocau

在ZF下,如果對任意函式都存在其值域到定義域的單射,能否證明AChttps://

8樓:等待小蝸牛

在邊長為1的正方形裡,我們如何精心擺放n個點,使得所有由這些點構成的三角形中,面積最小的那個三角形,也不那麼小?

嚴格一點表述的話,就是說。我們要使擺完n個點後,跑遍所有可能的三角形,求乙個極值函式

。一般會考慮 的漸近行為。

比如,肯定不能用三點共線的情況,否則就有面積是0的退化三角形了。

9樓:

對於素數p,由Wilson引理可知(p-1)!+1可被p整除。那麼哪些素數p能讓(p-1)!+1被p^2整除呢?

這樣的素數被稱為Wilson素數。目前已知的Wilson素數只有5,13,563。是否有無窮多個Wilson素數尚不清楚,有人猜測[1,n]中的Wilson primes大約有log(log(n))個,且已由計算機驗證沒有其它小於5*10^8的Wilson素數。

是否對每個不小於2的正整數,方程4/n=1/x+1/y+1/z都有正整數解(x,y,z)?

這個問題被稱為Erds-Straus猜想。目前由計算機計算可知其對n≤10^17成立,但對一般的n仍然未知。

乙個寬1公尺的L型轉角走廊最多能搬運多少面積的沙發?(這裡走廊和沙發都看成二維的俯檢視)

這個問題被稱為沙發搬動問題,。目前被構造(指可以取到)的最大下界為2.2195(Gerver, 1992),有猜測認為這即為實際的最大值,但未被證明。

另外此常數有上界2.37(Kallus&Romik, 2017)。

數學界有哪些未解之謎?

大名鼎鼎的黎曼猜想和鼎鼎大名的ABC猜想是否可以聯絡起來?數學之神黎曼與黎曼猜想 日本當代天才數學家望月新一與ABC猜想 這個數列與科學史上一些著名年份密切相關,比如牛頓力學發現年份1666,奧勒 羅默首次測定光速的年份1676,牛頓首次推導克卜勒三定律的年份1684,麥克斯韋電磁學的發表年份186...

「群論」通俗易懂的書有哪些推薦?

望天衝 我的新書,多謝指教!其實這是我寫的唯一一本書。我的數學不是很好哦,我不是數學大牛哦,我是個工地打工的屌絲。大家不要對我太苛刻。寫作起因,兩年前,有個北京的清華新生,大談教育資源的優勢。我決定寫一本書,它能夠讓最偏僻的鄉村中學的教育資源,和頂級的中學差距不大。我在網上查了一下,偶然看到群論的理...

有哪些心理學的通俗易懂的入門書籍?

渡醇 推薦搭配一本教材。普通心理學 彭聃齡主編,北師範出版教材。目錄有個順著人心理形成發展的邏輯,領會順著看,會收穫許多。花點時間培養嚴謹認真沒什麼不好,這本教材會塑造你井然有序的思維方式。 習武而夫 世界如此險惡,你要內心強大 當我經歷了一些普通人難以想象的事情後,再來讀這本書,內心深處就會激起深...