Jarosław GRYTCZUK
(UJ)
Złodzieje naszyjników i mierzalne kolorownia prostej

W 1961 Erdos zapytał czy istnieje 4-kolorowanie liczb naturalnych, w którym każde dwa sąsiednie segmenty są rozróżnialne poprzez multizbiór kolorów.

Odpowiedź jest pozytywna, ale znalezienie odpowiedniej konstrukcji wymagało użycia komputera. Naturalna ciągła wersja problemu Erdosa brzmi następująco: czy istnieje skończone mierzalne kolorowanie prostej rzeczywistej, w którym dowolne dwa sąsiednie przedziały są rozróżnialne poprzez miarę Lebesgue'a? To znaczy, miara pewnego koloru w jednym przedziale jest inna niż w drugim.

Okazuje się, że i w tym wypadku cztery kolory wystarczą, a prawdą jest nawet więcej: dla dowolnego k istnieje $ (k+3)$-kolorowanie prostej, w którym żadnego przedziału nie da się rozciąć w k miejscach, tak aby z otrzymanych przedziałów dało się utworzyć dwie kolekcje o tej samej mierze każdego koloru. Dowód jest niekonstruktywny i stosuje twierdzenie Baira o zbiorach pierwszej kategorii.

Z drugiej strony, słynne twierdzenie o podziale naszyjnika gwarantuje, że do takiego kolorowania potrzeba co najmniej $ k+1$ kolorów. Dowód też jest niekonstruktywny i wykorzystuje twierdzenie Borsuka-Ulama o antypodach. Czy te oszacowania pozostają prawdziwe dla kolorowania liczb naturalnych - tego na razie nie wiadomo.

 
Serdecznie zapraszamy wszystkich chętnych !