用两种颜色能把直线划分的区域分隔开吗

什么叫做区域?直观地说,就是用曲线或者直线划分平面所成的各部分。譬如在平面上画一个圆,把平面分成圆内和圆外两个部分,圆内和圆外就叫做不同的两个区域。在绘制地图时,如果需要把相互相邻的省(或区)着上不同的颜色,我们从绘制地图的经验得知,只要用4种不同的颜色就可以了。但是,在下面的特殊情况下,只需用2种颜色,就可以在相互相邻的区域里着上不同的颜色。

问题是这样的:在平面上有n条直线,一共把平面分成若干区域,现在用黑白两种颜色,要使所有相邻的区域,能着上不同的颜色。

如果给我们一个若干条直线所划分区域的具体图形,用黑白两色按照上述要求进行着色,是不会发生任何困难的。但是,要我们说明当直线是n条时,上述要求的着色一定可能的道理,恐怕就不容易说得清楚了。现在让我们一边作图,一边分析,问题就容易说明了。

先画上第一条直线l1,平面被分为两个区域,只需把一边涂上黑色,另一边再涂上白色就可以了。

所以,当n=1时成立。

如果再画上直线l2,只要在l2的任何一侧,把所有的区域改变原来的首色,就是把白的改黑,黑的改白就可以了。

所以,当n=2时也成立。

我们依上法画下去,并假定当n=k时仍然成立。就在这个图上,再添上第k+1条直线lk+1然后把直线lk+1的一侧所有的区域改变原来的着色,即黑的改白,白的改黑;照这样改变着色以后,就能与直线lk+1的另一侧所有相邻的区域,具有不同的着色。

而且直线的改变着色那一侧的区域,本来是黑白两色相间的,现在全部改变它们的颜色后,显然仍是黑白两色相间的。

所以,当n=k+1时仍然成立。

因此可以说明,当n是任何自然数时,n条直线划分平面所成的区域,用黑白两色区别着色,是完全可能的。