Liste ungelöster Probleme in der Mathematik - List of unsolved problems in mathematics

Viele mathematische Probleme sind noch nicht gelöst. Diese ungelösten Probleme treten in mehreren Bereichen auf, einschließlich theoretischer Physik , Informatik , Algebra , Analysis , Kombinatorik , Algebra , Differential , diskreten und euklidischen Geometrien , Graphen , Gruppen , Modellen , Zahlen- , Mengen- und Ramsey- Theorien, dynamischen Systemen und partiellen Differentialgleichungen . Einige Probleme können zu mehr als einer Disziplin der Mathematik gehören und mit Techniken aus verschiedenen Bereichen untersucht werden. Oft werden Preise für die Lösung eines seit langem bestehenden Problems verliehen, und Listen ungelöster Probleme, wie die Liste der Millenniums-Preisprobleme , finden große Beachtung.

Dieser Artikel ist eine Zusammenstellung bemerkenswerter ungelöster Probleme aus vielen Quellen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Listen, die als maßgeblich gelten. Die Liste ist nicht vollständig, zumindest aus dem Grund, dass Einträge zum Zeitpunkt der Ansicht möglicherweise nicht aktualisiert werden. Diese Liste enthält Probleme, die von der mathematischen Gemeinschaft als sehr unterschiedlich angesehen werden, sowohl in ihrer Schwierigkeit als auch in ihrer Bedeutung für die Wissenschaft als Ganzes.

Listen ungelöster Probleme in der Mathematik

Verschiedene Mathematiker und Organisationen haben Listen ungelöster mathematischer Probleme veröffentlicht und gefördert. Teilweise sind die Listen mit Preisen für Lösungsentdecker verbunden.

Aufführen Anzahl der
Probleme
Nummer nicht
oder unvollständig aufgelöst
Vorgeschlagen von Vorgeschlagen
in
Hilberts Probleme 23 fünfzehn David Hilbert 1900
Landaus Probleme 4 4 Edmund Landau 1912
Taniyamas Probleme 36 - Yutaka Taniyama 1955
Thurstons 24 Fragen 24 - William Thurston 1982
Die Probleme von Smännchen 18 14 Stephen Smale 1998
Probleme mit dem Millennium-Preis 7 6 Lehm-Mathematik-Institut 2000
Simon Probleme fünfzehn <12 Barry Simon 2000
Ungelöste Probleme der Mathematik für das 21. Jahrhundert 22 - Jair Minoro Abe, Shotaro Tanaka 2001
Mathe-Herausforderungen von DARPA 23 - DARPA 2007
Die Riemann-Zeta-Funktion , Gegenstand des berühmten und einflussreichen ungelösten Problems, bekannt als Riemann-Hypothese

Probleme mit dem Millennium-Preis

Von den ursprünglich sieben Millennium-Preisproblemen, die das Clay Mathematics Institute im Jahr 2000 aufgestellt hatte, sind bis August 2021 sechs noch zu lösen:

Das siebte Problem, die Poincaré-Vermutung , ist gelöst; Eine Verallgemeinerung, die als glatte vierdimensionale Poincaré-Vermutung bezeichnet wird – das heißt, ob eine vierdimensionale topologische Kugel zwei oder mehr inäquivalente glatte Strukturen haben kann – ist jedoch noch ungelöst.

Ungelöste Probleme

Algebra

In der Bloch-Kugel- Darstellung eines Qubits bildet ein SIC-POVM ein regelmäßiges Tetraeder . Zauner vermutete, dass in komplexen Hilberträumen aller endlichen Dimensionen analoge Strukturen existieren .

Notebook-Probleme

  • Das Dneister Notebook ( Dnestrovskaya Tetrad ) sammelt mehrere hundert ungelöste Probleme der Algebra, insbesondere der Ringtheorie und der Modultheorie .
  • Das Erlagol-Notizbuch ( Erlagolskaya-Tetrade ) sammelt ungelöste Probleme der Algebra und der Modelltheorie.

Vermutungen und Probleme

Analyse

Die Fläche des blauen Bereichs konvergiert gegen die Euler-Mascheroni-Konstante , die eine rationale Zahl sein kann oder nicht.

Vermutungen und Probleme

Offene Fragen

Sonstiges

Kombinatorik

Vermutungen und Probleme

Sonstiges

Dynamische Systeme

Ein Detail der Mandelbrot-Menge . Es ist nicht bekannt, ob die Mandelbrot-Menge lokal zusammenhängend ist oder nicht.

Vermutungen und Probleme

Offene Fragen

Spiele und Rätsel

Kombinatorische Spiele

Spiele mit unvollständigen Informationen

Geometrie

Algebraische Geometrie

Vermutungen
Sonstiges

Abdecken und verpacken

Vermutungen und Probleme
  • Borsuks Problem der oberen und unteren Schranken für die Anzahl der Teilmengen mit kleinerem Durchmesser, die benötigt werden, um eine beschränkte n- dimensionale Menge abzudecken .
  • Das Überdeckungsproblem von Rado : Wenn die Vereinigung endlich vieler achsenparalleler Quadrate eine Einheitsfläche hat, wie klein kann dann die größte von einer disjunkten Teilmenge von Quadraten bedeckte Fläche sein?
  • Die Erdős-Oler Vermutung , dass , wenn eine Dreieckszahl , Verpackungsringe in einem gleichseitigen Dreieck erfordert ein Dreieck mit der gleichen Größe wie die Verpackung Kreise
  • Das Kusszahlproblem für andere Dimensionen als 1, 2, 3, 4, 8 und 24
  • Reinhardts Vermutung, dass das geglättete Achteck die niedrigste maximale Packungsdichte aller zentralsymmetrischen konvexen Ebenenmengen hat
  • Kugelpackungsprobleme , einschließlich der Dichte der dichtesten Packung in anderen Dimensionen als 1, 2, 3, 8 und 24 und ihr asymptotisches Verhalten für hohe Dimensionen.
  • Quadratische Packung in einem Quadrat : Wie hoch ist die asymptotische Wachstumsrate von verschwendetem Platz?
  • Ulams Packungsvermutung über die Identität des konvexen Festkörpers mit der schlechtesten Packung

Differentialgeometrie

Vermutungen und Probleme

Diskrete Geometrie

In drei Dimensionen ist die Kusszahl 12, weil 12 nicht überlappende Einheitskugeln mit einer zentralen Einheitskugel in Kontakt gebracht werden können. (Hier bilden die Mittelpunkte der äußeren Kugeln die Eckpunkte eines regelmäßigen Ikosaeders .) Kusszahlen sind nur in den Dimensionen 1, 2, 3, 4, 8 und 24 genau bekannt.
Vermutungen und Probleme
Offene Fragen
Sonstiges

Euklidische Geometrie

Vermutungen und Probleme
Offene Fragen
Sonstiges

Graphentheorie

Einfärben und Beschriften von Grafiken

Ein Beispiel für die Erdős-Faber-Lovász-Vermutung: Ein Graph, der aus vier Cliquen mit jeweils vier Knoten gebildet wird, von denen sich jeweils zwei in einem einzigen Knoten schneiden, kann vierfarbig sein.
Vermutungen und Probleme

Diagrammzeichnung

Vermutungen und Probleme
Sonstiges

Pfade und Zyklen in Grafiken

Vermutungen und Probleme

Wortdarstellung von Graphen

  • Gibt es Graphen auf n Knoten, deren Darstellung mehr als Floor( n /2) Kopien jedes Buchstabens erfordert ?
  • Charakterisieren (Nicht-) Wort darstellbare planaren Graphen
  • Charakterisieren Sie wortrepräsentierbare Graphen im Sinne von (induzierten) verbotenen Untergraphen.
  • Charakterisieren von wortrepräsentierbaren Nahtriangulationen, die den vollständigen Graphen K 4 enthalten (eine solche Charakterisierung ist für K 4 -freie planare Graphen bekannt)
  • Klassifizieren Sie Graphen mit der Repräsentationsnummer 3, d. h. Graphen, die mit 3 Kopien jedes Buchstabens dargestellt werden können, aber nicht mit 2 Kopien jedes Buchstabens dargestellt werden können
  • Stimmt es , dass aus allen bipartite Graphen , Krone Graphen längste Wort-Repräsentanten benötigen?
  • Ist das Liniendiagramm einer nicht wort darstellbare Graph immer nicht Wort-darstellbare ?
  • Welche (hart) Probleme auf Graphen können Wörter übersetzt werden repräsentieren sie und auf Worte (effizient) gelöst?

Verschiedene Graphentheorie

Vermutungen und Probleme
Offene Fragen

Gruppentheorie

Die freie Burnside-Gruppe ist endlich; in seinem hier gezeigten Cayley-Graphen wird jedes seiner 27 Elemente durch einen Scheitelpunkt dargestellt. Die Frage, welche anderen Gruppen endlich sind, bleibt offen.

Notebook-Probleme

  • Das Kourovka-Notizbuch ist eine Sammlung ungelöster Probleme der Gruppentheorie, die erstmals 1965 veröffentlicht und seitdem mehrfach aktualisiert wurde.

Vermutungen und Probleme

Offene Fragen

Modelltheorie und formale Sprachen

Vermutungen und Probleme

  • Die Cherlin-Zilber Vermutung : Eine einfache Gruppe , deren erste Ordnung Theorie ist , stabil in eine einfache algebraische Gruppe über ein algebraisch geschlossenes Feld.
  • Verallgemeinertes Sternhöhenproblem
  • Für welche Zahlenkörper gilt das zehnte Problem von Hilbert ?
  • Kuekers Vermutung
  • Die Main Gap-Vermutung, zB für überzählbare Theorien erster Ordnung , für AECs und für -gesättigte Modelle einer abzählbaren Theorie.
  • Kategorisierungsvermutung von Shelah für : Wenn ein Satz kategorisch über der Hanf-Zahl ist, dann ist er in allen Kardinälen über der Hanf-Zahl kategorisch.
  • Shelahs eventuelle Kategorisierungsvermutung: Für jeden Kardinal gibt es einen Kardinal, so dass wenn eine AEC K mit LS(K)<= kategorial in einem Kardinal darüber ist, dann ist es in allen Kardinalen darüber kategorisch .
  • Die stabile Feldvermutung: Jedes unendliche Feld mit einer stabilen Theorie erster Ordnung ist trennbar abgeschlossen.
  • Die Stable-Forking-Vermutung für einfache Theorien
  • Das Exponentialfunktionsproblem von Tarski
  • Das Universalitätsproblem für C-freie Graphen: Für welche endlichen Mengen C von Graphen hat die Klasse der C-freien abzählbaren Graphen einen universellen Member unter starken Einbettungen?
  • Das Universalitätsspektrumproblem: Gibt es eine Theorie erster Ordnung, deren Universalitätsspektrum minimal ist?
  • Vaughts Vermutung

Offene Fragen

  • Angenommen, K ist die Klasse von Modellen einer abzählbaren Theorie erster Ordnung, die abzählbar viele Typen weglässt . Wenn K ein Kardinalitätsmodell hat, hat es dann ein Kardinalitätskontinuumsmodell?
  • Haben die Henson-Graphen die endliche Modelleigenschaft ?
  • Hat eine endlich präsentierte homogene Struktur für eine endliche relationale Sprache endlich viele Reduktionen ?
  • Gibt es eine o-minimale Theorie erster Ordnung mit einer transexponentiellen (schnellen) Funktion?
  • Wenn die Klasse der atomaren Modelle einer vollständigen Theorie erster Ordnung in der kategorisch ist , ist sie dann in jedem Kardinal kategorisch?
  • Ist jeder unendliche, minimale Körper der Charakteristik Null algebraisch abgeschlossen ? (Hier bedeutet "minimal", dass jede definierbare Teilmenge der Struktur endlich oder kofinit ist.)
  • (BMTO) Ist die Borel-Monadentheorie der reellen Ordnung entscheidbar? (MTWO) Ist die monadische Theorie der Wohlordnung konsistent entscheidbar?
  • Ist die Theorie des Körpers der Laurent-Reihen überentscheidbar ? des Körpers der Polynome über ?
  • Gibt es eine Logik L, die sowohl die Beth-Eigenschaft als auch die -Interpolation erfüllt, kompakt ist, aber die Interpolationseigenschaft nicht erfüllt?

Sonstiges

  • Bestimmen Sie die Struktur der Keislerschen Ordnung

Zahlentheorie

Allgemein

6 ist eine perfekte Zahl, weil sie die Summe ihrer echten positiven Teiler 1, 2 und 3 ist. Es ist nicht bekannt, wie viele perfekte Zahlen es gibt und ob eine davon ungerade ist.
Vermutungen, Probleme und Hypothesen
Offene Fragen
Sonstiges

Additive Zahlentheorie

Vermutungen und Probleme
Offene Fragen
Sonstiges

Algebraische Zahlentheorie

Vermutungen und Probleme
Sonstiges

Rechnerische Zahlentheorie

Primzahlen

Die Vermutung von Goldbach besagt, dass alle geraden ganzen Zahlen größer als 2 als Summe zweier Primzahlen geschrieben werden können. Hier wird dies für die geraden ganzen Zahlen von 4 bis 28 veranschaulicht.
Vermutungen, Probleme und Hypothesen
Offene Fragen

Mengenlehre

Hinweis: Diese Vermutungen beziehen sich auf Modelle der Zermelo-Frankel-Mengentheorie mit Auswahl und können möglicherweise nicht in Modellen anderer Mengentheorien wie den verschiedenen konstruktiven Mengentheorien oder der nicht fundierten Mengentheorie ausgedrückt werden .

Vermutungen, Probleme und Hypothesen

Offene Fragen

Topologie

Das Entknotungsproblem fragt, ob es einen effizienten Algorithmus gibt, um zu erkennen, wann die in einem Knotendiagramm dargestellte Form tatsächlich die Entknotung ist .

Vermutungen und Probleme

Probleme seit 1995 gelöst

Ricci - Fluss , hier mit einem 2D - Verteiler dargestellt, war das zentrale Instrument in Grigori Perelman ‚s Lösung der Poincaré - Vermutung .

Algebra

Analyse

Kombinatorik

Dynamische Systeme

Spieltheorie

Geometrie

21. Jahrhundert

20. Jahrhundert

Graphentheorie

Gruppentheorie

Zahlentheorie

21. Jahrhundert

20. Jahrhundert

Ramsey-Theorie

Theoretische Informatik

Topologie

Nicht kategorisiert

21. Jahrhundert

2010er Jahre
2000er

20. Jahrhundert

Siehe auch

Verweise

Weiterlesen

Bücher über gelöste Probleme seit 1995

Bücher über ungelöste Probleme

Externe Links

  1. ^ The Swerdlowsk Notebook: sammelt ungelöste Probleme in der Halbgruppentheorie , Ural State University , 1979
  2. ^ The Swerdlowsk Notebook: sammelt ungelöste Probleme in der Halbgruppentheorie , Ural State University , 1989
  3. ^ Fuks 1974 , S. 47, 88, 116, 134, 158, 159, 186, 210, 242, 243, 292, 318.
  4. ^ Boltiansky 1965 , p. 83.
  5. ^ Grünbaum 1971 , S. 6.
  6. ^ VG Vizing Einige ungelöste Probleme für die Graphentheorie // Russian Mathematical Surveys , 23:6(144) (1968), 117–134; Russisch math. Umfragen, 23:6 (1968), 125–141
  7. ^ Sprinjuk 1967 , p. 150—154.