面与面之间有两种关系,一种是:两个面之间只隔着一条线或棱,存在这种关系两个面必须用异色来分别填涂;另一种是:两个面之间隔着另一个面,如你图中的2与4,中间隔着3,这样的话,2与4就可以用同一种颜色填涂。在一个多面集群里,先把所有形成【面隔】关系的面都用同色处理,其他面再用第二,三或四色区分。
从四色猜想的疑问到四色定理之间是如何肯定的中间过程,就是寻找原因,发现规律。
为什么四面体必须四色?因为四面体中的每个面与其余三面都是【棱隔】关系,四面就必须以四色区分。
为什么五面体比四面体多一个面,反而不需增加色种,也只用四色即可?因为五面体中有两个面是【面隔】关系,可以同色。六面体则存在三组【面隔】关系的面,一组一色,三色即可。
一个圆球是单面体,这一个面是球曲面【如西瓜】。
一个圆球分两半【分切西瓜】,两个半球体各是二分之一球曲面与一个圆形平面的混合两面体。
半个球体再分切,形成一个四分之一球曲面与两个半圆形平面,及两个顶点一条直线棱,两条弧线棱组合成的复合三面体。
再分切就是一个八分之一球曲面,三个【两条直线边与一条弧线边组成的三边形】平面,四个顶点,三条直线棱,三条弧线棱组合成的复合四面体。
将这样的四面体中的曲面削平,就是四个平面的四面体。
要将四面体变化成五面体,就必须再切出一个平面来。要增加一个平面,只有两种切法,或切去一个尖锥【小的四面体】,使原来尖锥变成锥台,,台面就是新出第五个面;或切去一条棱,形成五面体。
问题就在新切出的面,必然有一个与之形成【面隔】关系的对面,也就是说,这个第五个新面,不能与其余四面都是【棱隔】关系。新增加的面只是一个有着【面隔】关系对立面的面,这个面就可以与对立面同色,不需要新增色种。不断增加面数的n面体,其【面隔】关系组合随之增加,于是增面不需增色种的效应也就随之不断产生。
所有不论多面体有多少面,面越多,【面隔】关系组合的对立面串连就越长越广,增面不需增色种的情形就不断延续下去。所以任意多面体,任意多区块的平面集合图,只用四色就够。
五面体只需四色,就是四色定理的证明。增面不增色种是由于产生了【面隔关系】,不再维持单面体一色,二面体二色,三面体三色,四面体四色这样的增面必增色种的趋势。二,三,四面体的面与面之间只存在【棱隔】关系,没有【面隔】关系。一旦多面集合出现【面隔】关系,就可以因隔面而使用同色,不需增色。