Autor Tema: "Teorema" de los 4 colores

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05 Febrero, 2026, 01:01 pm
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M.Librán

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El "teorema" de los 4 colores establece que 4 colores son suficientes para colorear cualquier mapa con un número finito de regiones de forma que 2 cualquier de sus regiones con frontera, tengan distinto color.

Sin meterme en mucha historia de las matemáticas: se planteó el problema, se dió una demostración fallida, un siglo después se propuso otra demostración en la que se hacía uso de ordenadores para revisar una serie de configuraciones y 20 años después se revisó dicha demostración por un equipo independiente.

El documento (o "paper" en lenguaje académico) en el que quedó registrada la última "demostración", es el siguiente:

Neil Robertson et Al.- The Four-Colour Theorem (1997)

Concretamente, el artículo tiene la siguiente referencia asociada.

journal of combinatorial theory, Series B 70, 2-44 (1997)
article no. TB971750 The Four-Colour Theorem

En la descripción (o "abstract" en jerga académica), se presenta lo siguiente:

The four-colour theorem, that every loopless planar graph admits a vertex-colouring with at most four different colours, was proved in 1976 by Appel and Haken, using a computer. Here we give another proof, still using a computer, but simpler than Appel and Haken's in several respects. Academic Press

El teorema de los cuatro colores, que establece que todo grafo planar sin ciclos admite una coloración de vértices con como mucho 4 colores diferentes, fue probado en 1976 por Appel y Haken, utilizando un ordenador. Aquí damos otra demostración, todavía utilizando un ordenador, pero más simple que la prueba de Appel y Haken en varios aspectos.

La demostración está referida a "grafos planares", como si un mapa y un grafo fuesen la misma cosa:

No lo son, y aquí dejo una imagen que lo demuestra.



Las 3 figuras de la imagen describen 3 mapas esquemáticos esencialmente distintos de 4 regiones de forma que es imprescindible el uso de 4 colores para colorearlos, sin embargo, tienen el mismo grafo planar asociado: lo que se conoce en la jerga de Combinatoria y Topología como un K_4. Esto significa que la representación de un GRAFO PLANAR pierde información respecto al MAPA al que está asociado, por lo que no se puede pasar de uno a otro alegremente.

En base a esto, diría que la demostración oficial, NO SE PUEDE CONSIDERAR CORRECTA.

Saludos.

05 Febrero, 2026, 06:23 pm
Respuesta #1

Luis Fuentes

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Hola

No lo son, y aquí dejo una imagen que lo demuestra.



Las 3 figuras de la imagen describen 3 mapas esquemáticos esencialmente distintos de 4 regiones de forma que es imprescindible el uso de 4 colores para colorearlos, sin embargo, tienen el mismo grafo planar asociado: lo que se conoce en la jerga de Combinatoria y Topología como un K_4. Esto significa que la representación de un GRAFO PLANAR pierde información respecto al MAPA al que está asociado, por lo que no se puede pasar de uno a otro alegremente.

En base a esto, diría que la demostración oficial, NO SE PUEDE CONSIDERAR CORRECTA.

 No entiendo tu crítica y menos con tu ejemplo, que no veo que presente problema alguno.

 Lo relevante a la hora de estudiar si un mapa se puede colorear de tal o cual manera es que regiones hay y con que otras están conectadas (y por tanto hay que evitar que sean del mismo color).

 Los tres mapas que pones tienen cuatro regiones y todas ellas están conectadas con las otras tres; es totalmente razonable que el problema de colorear los tres mapas sea equivalente y tengan el mismo grafo.

 Tendrías un ejemplo problemático si encuentras mapas que tengan el mismo grafo, pero sin embargo no puedan colorearse de la misma forma.

Saludos.

05 Febrero, 2026, 07:31 pm
Respuesta #2

M.Librán

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La crítica va referida a que en la "demostración" dada en el documento, se utiliza a manera de sinónimo de inicio, sin justificación de ningún tipo y sin llevarlo a ninguna de las referencias que dice utilizar, los conceptos de MAPA y GRAFO.

Me parece que la imagen habla por si sola... es un ejemplo bastante básico:

Tipo 1: una isla en la que ninguna otra región toca el exterior.
Tipo 2: 3 regiones tocan el exterior y una está encerrada.
Tipo 3: 2 regiones tocan el exterior y 2 están encerradas.

SON MAPAS DISTINTOS. El grafo K4 sencillamente no recoge esa información.

05 Febrero, 2026, 07:41 pm
Respuesta #3

Luis Fuentes

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Hola

Me parece que la imagen habla por si sola... es un ejemplo bastante básico:

Tipo 1: una isla en la que ninguna otra región toca el exterior.
Tipo 2: 3 regiones tocan el exterior y una está encerrada.
Tipo 3: 2 regiones tocan el exterior y 2 están encerradas.

SON MAPAS DISTINTOS. El grafo K4 sencillamente no recoge esa información.

Claro que básico. El ejemplo pone de manifiesto que las diferencias que indicas no son relevantes a la hora de estudiar el problema del coloreado de los mapas.

Como te he dicho lo único relevante es:

1) Las áreas que forman el mapa.
2) Como están conectadas una con otra.

Por que una coloración buena solo depende de que dos áreas conectadas no estén coloreadas del mismo color.

¿Estás de acuerdo que esos son los únicos dos factores relevantes? Si no está de acuerdo explica que otros factores hay que tener en cuenta y por qué.

En otro caso habría infinitos casos a considerar, sin más que "mover un poquito" una frontera. Por ejemplo estos dos mapas también son distintos.



Es como si me dices que para estudiar el problema de cuando uno tira dos monedas estudiar la probabilidad de que salgan dos caras, no se ha tenido en cuenta si las monedas son de 1 euro, de 10 céntimos, de 5, de 2, de 1.. dólares.... en fin...

Saludos.

P.D. Cosa distinto es que consideres "el exterior" como una quinta región que hubiese que colorear también; pero es que en ese caso el grafo ya no sería el mismo para las tres situaciones.

05 Febrero, 2026, 10:05 pm
Respuesta #4

Tachikomaia

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Desde que leí sobre eso me interesó cómo lo han demostrado, pero el caso es que no  he podido hacer un mapa que refute el teorema.

Un dato obvio que falta: Se refiere a planos 2d.

La región del medio está bien, es como la peor situación posible, todos los colores se tocan entre sí y llegan hasta afuera. Podrías poner un circulo amarillo en medio, pero al ser una zona rodeada es en vano.
Bah, no sé si es la peor situación (habría que demostrarlo) pero por ejemplo en esta tampoco se puede:

A 1era vista en la izquierda parece que se necesita un 5to color, pero en la derecha se ve que no.

El azul y rojo tendrían que estarse tocando en la izquierda, como muestra la imagen de abajo, pero ahora para que el amarillo toque al verde uno de los otros colores quedará rodeado, por lo que podrá volver a usarse sin problemas.

Si encuentras una solución serías un genio  :o

05 Febrero, 2026, 11:51 pm
Respuesta #5

M.Librán

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¿Estamos de acuerdo en que GRAFO y MAPA no son lo mismo?

Pues eso...

Cito una frase del "paper" con la "demostración":

Unfortunately, the proof by Appel and Haken (briefly, A6H) has not been fully accepted. There has remained a certain amount of doubt about
its validity, basically for two reasons:

(i) part of the A6H proof uses a computer and cannot be verified by hand, and
(ii) even the part of the proof that is supposed to be checked by hand is extraordinarily complicated and tedious, and as far as we know, no
one has made a complete independent check of it.



Desafortunadamente, la "prueba" de Appel y Haken (abreviando, A6H) no ha sido plenamente aceptada. Hay una cierta candidad de duda acerca de su validez, básicamente por 2 razones:

(i) la parte de la prueba A6H utiliza ordenador y no puede ser verificada a mano, y
(ii) incluso la parte de la prueba que se supone que puede ser comprobada a mano, es extraordinariamente complicada y tediosa, y por lo que sabemos, nadie ha realizado una comprobación independiente de la misma.


Sencillamente, soy de los que NO ACEPTAN DICHA PRUEBA. No es porque sea extraordinariamente complicada y tediosa, es porque la "demostración" es deliberadamente complicada y tediosa, abusando de los formalismos matemáticos y eludiendo dar definiciones precisas de los objetos abstractos que utilizan para ocultar que no tienen absolutamente NADA... bueno, si... 26 hojas con un montón de dibujitos que no se pueden traducir en ningún tipo de mapa concreto porque se les olvidó que el problema iba de colorear Mapas, no Grafos... que son 2 cosas distintas.

Eso no es una demostración.

Si yo digo lo siguiente:

Sea un mapa plano conexo MAP dividido en un número de regiones finitas N.
Entonces existe un mallado poligonal MP con el mismo número de regiones que MAP de forma que sus regiones son polígonos.

DEMOSTRACIÓN: basta tomar los vértices donde se unen 3 o más regiones, los vértices donde se unen 2 regiones y el exterior del mapa
MAP, y unir los vértices por segmentos (simples o articulados en uno o varios vértices de forma que no se corten unos a otros). Esos segmentos que definen MP, conservan la relación de Frontera entre regiones de MAP.

Ejemplo:


Cualquiera de nosotros con un pobre cerebro de simio evolucionado (o degenerado), puede tomar eso como una demostración de la afirmación dada... (teniendo en cuenta que la tierra no tiene pinta de ser plana y que cualquier intento de dibujar un mapa de ella, como por ejemplo mediante la proyección estereográfica, nos daría una imagen un tanto distorsionada en el plano de las fronteras y las regiones).

A Tachikomaia:

Nadie ha podido dar un contraejemplo que refute el "Teorema". Por eso la comunidad matemática admitió como válido algo que no digo que no sea cierto, sino que se admitió porque lucía muy matemático con las \( \displaystyle\sum_{}{} \) 2-esferas y las "configuraciones K que admiten una casi-triangulación".

06 Febrero, 2026, 12:30 am
Respuesta #6

Richard R Richard

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¿Estamos de acuerdo en que GRAFO y MAPA no son lo mismo?
¿Te entro la duda porque has visto esto en estos días?



Saludos  \(\mathbb {R}^3\)

06 Febrero, 2026, 09:14 am
Respuesta #7

Luis Fuentes

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Hola

¿Estamos de acuerdo en que GRAFO y MAPA no son lo mismo?

No son lo mismo, pero a efectos de estudiar el problema de coloración, si me parece válido modelizar un mapa con un grafo, ya que como te he dicho lo único relevante es las regiones que hay (vértices) y las fronteras (aristas) entre ellos.

Esto está explicado en el vídeo (recomiendo su visualización) que indicó Richard, en el minuto 4:20.

Desde mi punto de vista la explicación allí dada resulta razonable para "cualquiera de nosotros con un pobre cerebro de simio evolucionado (o degenerado)".

Con esto no quiero decir que "rascando" no se le pueda poner alguna objección o pedir que se concrete más. Pero desde luego la que has hecho no le veo sentido. No veo que los mapas que  has puesto tiren por tierra ese modelización grafo-mapa; al contrario, como te he argumentado, la refuerzan.

Pero más aún y más importante, hay que distinguir dos cosas:

1) Que no te valga la demostración porque para ti no es válida la modelización de un mapa con un grafo plano.
2) Que no te valga porque aún admitiendo que la modelización anterior, crees que no demuestra que todo grafo plano es coloreable con 4 colores, bien porque tiene errores; porque usa ordenador; o por lo que sea...


Yo diría que tu estás en 1; aunque has citado a autores que critican la otra demostración en la línea de 2).

Sea como sea, creo que es bueno no mezclar ambas cosas.

Si estás en (1), creo que te quedas solo. Ninguna de las críticas que se le hicieron a la primera demostración que se hizo tiene que ver con eso. Todo el mundo (o la mayoría) acepta la modelización del problema a través de grafos. Y en todo caso sigo sin ver un ejemplo válido  que muestre la solidez de tu inquietud.

Si estás en (2), no me queda claro si tu crítica es por el uso del ordenador; si sólo criticas la primera demostración o todas las que se han hecho después (hay varias y más refinadas que la original). En todo caso, ahí no te quedaría más remedio que remangarte e indicar el error concreto que les ves.

Por lo demás dices cosas como:

Citar
No es porque sea extraordinariamente complicada y tediosa, es porque la "demostración" es deliberadamente complicada y tediosa, abusando de los formalismos matemáticos y eludiendo dar definiciones precisas de los objetos abstractos que utilizan para ocultar que no tienen absolutamente NADA...

que realmente creo que no aportan nada en cuanto a la validez o no. En lo marcado en rojo haces un juicio de intenciones; como si delibera y maliciosamente quisieran enredar en la demostración. No le veo sentido a eso y en todo caso valorar intenciones es independiente de la validez de lo escrito.

Eso me parece bien:

Citar
DEMOSTRACIÓN: basta tomar los vértices donde se unen 3 o más regiones, los vértices donde se unen 2 regiones y el exterior del mapa
MAP, y unir los vértices por segmentos (simples o articulados en uno o varios vértices de forma que no se corten unos a otros). Esos segmentos que definen MP, conservan la relación de Frontera entre regiones de MAP.

Ejemplo:

Cualquiera de nosotros con un pobre cerebro de simio evolucionado (o degenerado), puede tomar eso como una demostración de la afirmación dada... (teniendo en cuenta que la tierra no tiene pinta de ser plana y que cualquier intento de dibujar un mapa de ella, como por ejemplo mediante la proyección estereográfica, nos daría una imagen un tanto distorsionada en el plano de las fronteras y las regiones).

Pero no sé que me quieres decir con eso y a donde quieres ir a parar. Tampoco entiendo a que viene la puntualización en rojo.

Citar
Por eso la comunidad matemática admitió como válido algo que no digo que no sea cierto, sino que se admitió porque lucía muy matemático...

Esto de nuevo me parece una afirmación frívola y sin fundamento; y que da una visión distorsionada y falsa de la investigación en matemáticas. Hay montones de conjeturas famosas en las que no se encuentra ningún contraejemplo, y todavía no se ha dado por buena ninguna demostración (aunque ha habido intentos... fallidos) por muy "matemáticas" que luzcan los intentos...

Saludos.

06 Febrero, 2026, 04:44 pm
Respuesta #8

M.Librán

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A Richard R Richard

La verdad es que NO he visto ese vídeo... Gracias por el enlace (modo simio hipócrita socialmente aceptado del que se pasa por el forro el enlace al vídeo). Sencillamente, me dió por revisar el tema éste que venía en un libro de matemáticas con el que estudié.

A Luis Fuentes:

Citar
Pero desde luego la que has hecho no le veo sentido

¿La que he hecho? ¿Posicionarme del lado de los que no aceptan la "demostración" del teorema como DEMOSTRACIÓN?

¿"Cree" que es "bueno" no mezclar las 2 cosas? Pues usted bien que ha mezclado los conceptos de GRAFO y MAPA... al igual que los autores del documento, que para demostrar lo de los mapas utilizan grafos, y para definir las funciones que utilizan para la demostración, utilizan mapas. Ergo todos hacemos cosas "malas"... argumento "moral" rebatido desde mi perspectiva simiesca.

Si de GRAFOS no podemos pasar a MAPAS mediante un homeomorfismo, la "demostración" que dan NO es válida. Y no se puede por el dibujo que dí ayer: si del primer dibujo eliminamos una región central A,B,C, nos queda un agujero.Si del segundo eliminamos las regiones B o C, el conjunto sigue sin tener agujeros. No hay posibilidad de construir un homeomorfismo.

Además, en el "paper" lo que hacen es explicar los algoritmos que han utilizado, pero no demostrar que estos lleguen a los resultados que se supone que tienen que llegar. 34 hojas de formalización algortímico/matemática y 4 dibujos para "explicar y dejar meridianamente claro" lo que están haciendo, que es colorear mapas... pues no lo acepto como demostración me lo diga quien me lo diga.

Que cada uno se lo coja, se lo lea y lo juzgue bajo su óptica. Por internet lo conseguí...

Respecto a esto:

Citar
(teniendo en cuenta que la tierra no tiene pinta de ser plana y que cualquier intento de dibujar un mapa de ella, como por ejemplo mediante la proyección estereográfica, nos daría una imagen un tanto distorsionada en el plano de las fronteras y las regiones)

Pues que al haber presentado un ejemplo de una representación "cartográfica" de un mapa de una región inscrita en un geoide, técnicamente no conservaría las distancias... Una proyección estereográfica no tendría sentido, pues es un mapa inventado que no sé en que latitudes, época o planeta situar.

06 Febrero, 2026, 05:38 pm
Respuesta #9

Luis Fuentes

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Hola

 M. Librán: Antes de nada:

 - Si en algún momento he podido parecer áspero en mi respuesta o incluso ofensivo (espero que no); nada más lejos de mi intención y pido discuplas por ello.
 - Por otra lado me cuesta entender en que medida algunas cosas que dices son ironías o no. No es fácil en la frialdad de este medio.


Citar
Citar
Pero desde luego la que has hecho no le veo sentido

¿La que he hecho? ¿Posicionarme del lado de los que no aceptan la "demostración" del teorema como DEMOSTRACIÓN?

No, no. Lo de posicionarse aquí o allá es lo de menos; yo siempre trato de comentar argumentos concretos. Lo demás es muy vago.

Me refiero muy concretamente al ejemplo que has puesto de los tres mapas, que tienen el mismo grafo asociado. No veo como eso puede invalidar la relación mapa/grafo si de cada uno de ellos puede establecerse una biyección área-vértice, frontera-arista de manera que toda coloración válida para un mapa equivale a una del grafo y viceversa. Y eso justifica la equivalencia de estudiar la coloración de esos mapas con la coloración del grafo \( K_4 \).

Citar
¿"Cree" que es "bueno" no mezclar las 2 cosas? Pues usted bien que ha mezclado los conceptos de GRAFO y MAPA... al igual que los autores del documento, que para demostrar lo de los mapas utilizan grafos, y para definir las funciones que utilizan para la demostración, utilizan mapas. Ergo todos hacemos cosas "malas"... argumento "moral" rebatido desde mi perspectiva simiesca.

Este es un punto en que no se si estás siendo irónico o lo dices en serio. Usé "bueno" no en un sentido moral, sino en el sentido de bueno para clarificar el debate; para ordenar las ideas; para saber de que estamos hablando. Y lo sigo pensando. Siento la confusión.

Tampoco sé porque dices lo de "mi perspectiva simiesca".

Citar
Si de GRAFOS no podemos pasar a MAPAS mediante un homeomorfismo, la "demostración" que dan NO es válida.

Pero eso es una afirmación gratuita. La relación necesaria para poder estudiar la coloración es mucho más débil que la de un homeomorfismo. Dos mapas tienen la misma estructura en cuanto a coloración, si hay una biyección entre sus regiones y entre las fronteras que unen unas con otras, de manera que esa biyección permite que toda coloración válida para un mapa lo sea para el otro y viceversa.

Citar
Y no se puede por el dibujo que dí ayer: si del primer dibujo eliminamos una región central A,B,C, nos queda un agujero.Si del segundo eliminamos las regiones B o C, el conjunto sigue sin tener agujeros. No hay posibilidad de construir un homeomorfismo.

Insisto en mi pregunta. ¿Y qué relevancia tiene eso a efectos de colorear el mapa así o asá?.

Citar
Además, en el "paper" lo que hacen es explicar los algoritmos que han utilizado, pero no demostrar que estos lleguen a los resultados que se supone que tienen que llegar. 34 hojas de formalización algortímico/matemática y 4 dibujos para "explicar y dejar meridianamente claro" lo que están haciendo, que es colorear mapas... pues no lo acepto como demostración me lo diga quien me lo diga.

Ojo, eso eso otra cosa. Yo no he leído el paper. Y no lo voy a hacer por ahora porque no tengo tiempo. A mi me lleva bastante tiempo estudiar un artículo como para poder meterme en harina de defender o criticar tal o cuál argumento que usen y ahora mismo ando apurado.

Yo he sido vehemente en mi intervención en el hilo, comentando la crítica concreta que has hecho y que has ilustrado con ese ejemplo de los tres mapas que ya he comentado. Para cosas que aparecen en el artículo, tú tendrías que concreta la crítica y yo leerlo.

Por otra parte he defendido también la labor del científico medio de a pie, que se guía por criterios científicos (con aciertos y errores, claro) y no intenta deliberadamente engañar o liar las cosas o dar por bueno lo que hay porque si. Eso no impide que pueda haber casos donde si haya algún comportamiento poco honesto intelectualmente; pero en todo caso si eso ha llevado a un artículo incorrecto, lo mejor es concretar lo más posible los errores y discutirlos. Juzgar las intenciones no aporta demasiado al respecto.

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(teniendo en cuenta que la tierra no tiene pinta de ser plana y que cualquier intento de dibujar un mapa de ella, como por ejemplo mediante la proyección estereográfica, nos daría una imagen un tanto distorsionada en el plano de las fronteras y las regiones)

Pues que al haber presentado un ejemplo de una representación "cartográfica" de un mapa de una región inscrita en un geoide, técnicamente no conservaría las distancias... Una proyección estereográfica no tendría sentido, pues es un mapa inventado que no sé en que latitudes, época o planeta situar.

Pues sigo sin entender exactamente qué tiene que ver con el resto del debate de este hilo.

Saludos.

P.D. Por insistir un poco más en la relación grafo/mapa, fíjate que si tanto te incomoda uno puede hacer al menos parte de los argumentos que se hacen en la demostración publicada (y de los que me he enterado a través del vídeo de Mates Mike) sin hacer mención a grafos. Un ejemplo del primer paso que se describe en el vídeo.

En lenguaje de grafos:

El argumento por reducción al absurdo comienza suponiendo que existe un grafo plano no coloreable con cuatro colores. Y considera el de menor número de vértices con esa propiedad. Entonces razona que ese grafo no puede tener un vértice de grado \( 2 \), porque entonces si retiramos ese vértice, el grafo resultante si sería 4-coloreable (porque el inicial era el más pequeño no 4-coloreable); pero entonces volviendo a añadir el vértice quitado y coloreándolo con uno de los colores que no se usaron en sus dos vecinos, se conseguiría colorear el grafo inicial con 4-colores, contradiciendo que fuese el menor no 4-coloreable.

Lo mismo sin mencionar grafos:

El argumento por reducción al absurdo comienza suponiendo que existe un mapa  coloreable con cuatro colores. Y considera el de menor número de países con esa propiedad. Entonces razona que ese mapa no puede tener un país con solo \( 2 \) vecinos, porque entonces si retiramos ese país, el mapa resultante si sería 4-coloreable (porque el inicial era el más pequeño no 4-coloreable); pero entonces volviendo a añadir el país quitado y coloreándolo con uno de los colores que no se usaron en sus dos vecinos, se conseguiría colorear el mapa inicial con 4-colores, contradiciendo que fuese el menor no 4-coloreable.