世界上最难的数学题世界七大数学难题难倒了全世界 千禧年七大数学难题是什么?

www.zhiqu.org     时间: 2024-05-18

今天我们来和大家说说世界七大数学难题,这些可都是世界上最难的数学题哦。 说到数学难题你会想到什么,我最先想到的是哥德巴赫猜想,但其实哥德巴赫猜想并不是这七大数学难题之一,下面就让我们来一起看看当今科技如此发达的情况下还有哪些数学难题。

世界七大数学难题:

1、P/NP问题(P versus NP)

2、霍奇猜想(The Hodge Conjecture)

3、庞加莱猜想(The Poincaré Conjecture),此猜想已获得证实。

4、黎曼猜想(The Riemann Hypothesis)

5、杨-米尔斯存在性与质量间隙(Yang-Mills Existence and Mass Gap)

6、纳维-斯托克斯存在性与光滑性(Navier-Stokes existence and smoothness)

7、贝赫和斯维讷通-戴尔猜想(The Birch and Swinnerton-Dyer Conjecture)

所谓的世界七大数学难题其实是于2000年5月24日由由美国克雷数学研究所公布的七个数学难题。也被称为千禧年大奖难题。根据克雷数学研究所订定的规则,所有难题的解答必须发表在数学期刊上,并经过各方验证,只要通过两年验证期,每解破一题的解答者,会颁发奖金100万美元。这些难题是呼应1900年德国数学家大卫·希尔伯特在巴黎提出的23个历史性数学难题,经过一百年,许多难题已获得解答。而千禧年大奖难题的破解,极有可能为密码学以及航天、通讯等领域带来突破性进展。

一:P/NP问题

P/NP问题是世界上最难的数学题之一。在理论信息学中计算复杂度理论领域里至今没有解决的问题,它也是克雷数学研究所七个千禧年大奖难题之一。P/NP问题中包含了复杂度类P与NP的关系。1971年史提芬·古克和Leonid Levin相对独立的提出了下面的问题,即是否两个复杂度类P和NP是恒等的(P=NP?)。 复杂度类P即为所有可以由一个确定型图灵机在多项式表达的时间内解决的问题;类NP由所有可以在多项式时间内验证解是否正确的决定问题组成,或者等效的说,那些解可以在非确定型图灵机上在多项式时间内找出的问题的集合。很可能,计算理论最大的未解决问题就是关于这两类的关系的: P和NP相等吗? 在2002年对于100研究者的调查,61人相信答案是否定的,9个相信答案是肯定的,22个不确定,而8个相信该问题可能和现在所接受的公理独立,所以不可能证明或证否。对于正确的解答,有一个1百万美元的奖励。 NP-完全问题(或者叫NPC)的集合在这个讨论中有重大作用,它们可以大致的被描述为那些在NP中最不像在P中的(确切定义细节请参看NP-完全理论)。计算机科学家现在相信P, NP,和NPC类之间的关系如图中所示,其中P和NPC类不交。

假设P ≠ NP的复杂度类的图解。如P = NP则三个类相同。 简单来说,P = NP问题问道:如果是/不是问题的正面答案可以很快验证,其答案是否也可以很快计算?这里有一个给你找点这个问题的感觉的例子。给定一个大数Y,我们可以问Y是否是复合数。例如,我们可能问53308290611是否有非平凡的因数。答案是肯定的,虽然手工找出一个因数很麻烦。从另一个方面讲,如果有人声称答案是"对,因为224737可以整除53308290611",则我们可以很快用一个除法来验证。验证一个数是除数比找出一个明显除数来简单得多。用于验证一个正面答案所需的信息也称为证明。所以我们的结论是,给定正确的证明,问题的正面答案可以很快地(也就是,在多项式时间内)验证,而这就是这个问题属于NP的原因。虽然这个特定的问题,最近被证明为也在P类中(参看下面的关于"质数在P中"的参考),这一点也不明显,而且有很多类似的问题相信不属于类P。 像上面这样,把问题限制到“是/不是”问题并没有改变原问题(即没有降低难度);即使我们允许更复杂的答案,最后的问题(是否FP = FNP)是等价的。

关于证明的难度的结果

虽然百万美元的奖金和投入巨大却没有实质性结果的大量研究足以显示该问题是困难的,但是还有一些形式化的结果证明为什么该问题可能很难解决。 最常被引用的结果之一是设计神谕。假想你有一个魔法机器可以解决单个问题,例如判定一个给定的数是否为质数,可以瞬间解决这个问题。我们的新问题是,若我们被允许任意利用这个机器,是否存在我们可以在多项式时间内验证但无法在多项式时间内解决的问题?结果是,依赖于机器能解决的问题,P = NP和P ≠ NP二者都可以证明。这个结论带来的后果是,任何可以通过修改神谕来证明该机器的存在性的结果不能解决问题。不幸的是,几乎所有经典的方法和大部分已知的方法可以这样修改(我们称它们在相对化)。 如果这还不算太糟的话,1993年Razborov和Rudich证明的一个结果表明,给定一个特定的可信的假设,在某种意义下“自然”的证明不能解决P = NP问题。这表明一些现在似乎最有希望的方法不太可能成功。随着更多这类定理得到证明,该定理的可能证明方法有越来越多的陷阱要规避。 这实际上也是为什么NP完全问题有用的原因:若对于NP完全问题存在有一个多项式时间算法,或者没有一个这样的算法,这将能用一种相信不被上述结果排除在外的方法来解决P = NP问题



世界数学七大难题是什么?~

世界数学七大难题:NP完全问题、霍奇猜想、庞加莱猜想、黎曼假设、杨.米尔斯存在性和质量缺口、纳卫尔.斯托可方程、BSD猜想。
1、NP完全问题
例:在一个周六的晚上,参加了一个盛大的晚会。由于感到局促不安想知道这一大厅中是否有你已经认识的人。宴会的主人提议说,你一定认识那位正在甜点盘附近角落的女士罗丝。不费一秒钟你就能向那里扫视,并且发现宴会的主人是正确的。
如果没有这样的暗示你就必须环顾整个大厅,一个个地审视每一个人,看是否有你认识的人。生成问题的一个解通常比验证一个给定的解时间花费要多得多。
2、霍奇猜想
二十世纪的数学家们发现了,研究复杂对象的形状的强有力的办法。基本想法是问在怎样的程度上,可以把给定对象的形状通过把维数,不断增加简单几何营造块粘合在一起来形成。这种技巧是变得如此有用,使得它可以用许多不同的方式来推广。
最终导致一些强有力的工具,使数学家在对他们研究中所遇到的形形色色的对象进行分类时取得巨大的进展。不幸的是在这一推广中,程序的几何出发点变得模糊起来。在某种意义下必须加上某些没有任何几何解释的部件。
霍奇猜想断言,对于所谓射影代数簇这种特别完好的空间类型来说,称作霍奇闭链的部件实际上是称作代数闭链的几何部件的(有理线性)组合。

3、庞加莱猜想
如果我们伸缩围绕一个苹果表面的橡皮带,那么我们可以既不扯断它,也不让它离开表面,使它慢慢移动收缩为一个点。另一方面如果想象同样的橡皮带,以适当的方向被伸缩在一个轮胎面上,那么不扯断橡皮带或者轮胎面,是没有办法把它收缩到一点的。
苹果表面是“单连通的”而轮胎面不是。大约在一百年以前庞加莱已经知道,二维球面本质上可由单连通性来刻画,他提出三维球面(四维空间中与原点有单位距离的点的全体)的对应问题。这个问题立即变得无比困难,从那时起数学家们就在为此奋斗。
4、黎曼假设
有些数具有不能表示为两个更小的数的乘积的特殊性质,例如,2、3、5、7等等。这样的数称为素数;它们在纯数学及其应用中都起着重要作用。在所有自然数中这种素数的分布并不遵循任何有规则的模式;然而德国数学家黎曼(1826~1866)观察到。
素数的频率紧密相关于一个精心构造的所谓黎曼zeta函数ζ(s)的性态。著名的黎曼假设断言,方程ζ(s)=0的所有有意义的解都在一条直线上。这点已经对于开始的1,500,000,000个解验证过。证明它对于每一个有意义的解都成立将为围绕素数分布的许多奥秘带来光明。



5、杨.米尔斯存在性和质量缺口
量子物理的定律是以经典力学的牛顿定律对宏观世界的方式对基本粒子世界成立的。大约半个世纪以前,杨振宁和米尔斯发现,量子物理揭示了在基本粒子物理与几何对象的数学之间的令人注目的关系。基于杨.米尔斯方程的预言,已经在全世界范围内的实验室中所履行的高能实验中得到证实。
布罗克哈文、斯坦福、欧洲粒子物理研究所和驻波。描述重粒子、又在数学上严格的方程没有已知的解。被大多数物理学家所确认、并且在他们的对于“夸克”的不可见性的解释中应用的“质量缺口”假设,从来没有得到一个数学上令人满意的证实。问题上的进展需要在物理上和数学上两方面引进根本上的新观念。

6、纳卫尔.斯托可方程的存在性与光滑性
起伏的波浪跟随着我们的正在湖中蜿蜒穿梭的小船,湍急的气流跟随着我们的现代喷气式飞机的飞行。数学家和物理学家深信,无论是微风还是湍流,都可以通过理解纳维叶.斯托克斯方程的解,来对它们进行解释和预言。
虽然这些方程是19世纪写下的,我们对它们的理解仍然极少。挑战在于对数学理论作出实质性的进展,使我们能解开隐藏在纳维叶.斯托克斯方程中的奥秘。

7、BSD猜想
数学家总是被诸如x2+y2=z2那样的代数方程的所有整数解的刻画问题着迷。欧几里德曾经对这一方程给出完全的解答,但是对于更为复杂的方程,这就变得极为困难。事实上正如马蒂雅谢维奇指出,希尔伯特第十问题是不可解的。
不存在一般的方法来确定这样的方程是否有一个整数解。当解是一个阿贝尔簇的点时,贝赫和斯维讷通.戴尔猜想认为,有理点的群的大小与一个有关的蔡塔函数z(s)在点s=1附近的性态。这个有趣的猜想认为,如果z(1)等于0,那么存在无限多个有理点(解)。如果z(1)不等于0,那么只存在着有限多个这样的点。

是NP完全问题、霍奇猜想、庞加莱猜想、黎曼假设、杨-米尔斯存在性和质量缺口、纳卫尔-斯托可方程、BSD猜想。其中庞加莱猜想已被解决。
数学难题可以是指那些历经长时间而仍未有解答/完全解答的数学问题。
古今以来,一些特意提出的数学难题有:平面几何三大难题、希尔伯特的23个问题、世界三大数学猜想、千禧年大奖难题等。
费尔马大定理起源于三百多年前,挑战人类3个世纪,多次震惊全世界,耗尽人类众多最杰出大脑的精力,也让千千万万业余者痴迷。终于在1994年被安德鲁·怀尔斯攻克。
古希腊数学家丢番图写过一本著名的《算术》(Arithmetica),经历中世纪的愚昧黑暗到文艺复兴的时候,《算术》的残本重新被发现研究。
1637年,法国业余大数学家费尔马(Pierre de Fremat)在《算术》的关于勾股数问题的页边上,写下猜想:xn+ yn =zn 是不可能的(这里n大于2;x,y,z,n都是非零整数)。

此猜想后来就称为费尔马大定理。费尔马还写道“我对此有绝妙的证明,但此页边太窄写不下”。一般公认,他当时不可能有正确的证明。猜想提出后,经欧拉等数代天才努力,200年间只解决了n=3,4,5,7四种情形。
1847年,库默尔创立“代数数论”这一现代重要学科。他还证明了当n﹤100时,除却n=37、59、67这些不规则质数的情况,费尔马大定理都成立,是一次大飞跃。
历史上费尔马大定理高潮迭起,传奇不断。其惊人的魅力,曾在最后时刻挽救自杀青年于不死。他就是德国的沃尔夫斯克勒,他于1908年为费尔马大定理设悬赏10万马克(相当于现时的160万美元多),期限1908-2007年。
无数人耗尽心力,空留浩叹。最现代的电脑加数学技巧,验证了400万以内的n,但这对最终证明无济于事。1983年德国的法尔廷斯证明了:对任一固定的n,最多只有有限多个x,y,z,振动了世界,获得菲尔兹奖(数学界最高奖)。


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(13432044919): 你好!1 界曾将10道无人能解的数学难题,作为世界10大数学难题,并允诺谁能解决任何一道,便给予100万美元的奖励!2 据我所知有3道被攻克.目前国际上大多数学家认为最难的数学题为18世纪问世的歌德巴赫猜想,目前世界上最接近理想答案的解答是我国数学家陈景润的"1+2",离最终的”1+1”只有一步之遥3特别申明:1+2,1+1,绝不是那些傻瓜说的1+1=2的证明

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