Доказать, что среди любых 18 человек есть либо четверо попарно знакомых, либо четверо попарно незнакомых.
Здравствуйте, nikholas, Вы писали:
N>Доказать, что среди любых 18 человек есть либо четверо попарно знакомых, либо четверо попарно незнакомых.
Задача довольно простая, но много писанины
Лемма 1: Среди любых 6 человек есть либо трое попарно знакомых, либо трое попарно незнакомых.
Док-во: Возьмем любого человека из этой шестерки. По принципу Дирихле из оставшихся 5 человек у него будет либо трое знакомых, либо трое незнакомых.
Без ограничения общности будем считать, что имеется трое знакомых. Если среди этих троих есть двое, которые знакомы,
то они вместе с выбранным человеком дадут тройку попарно знакомых. Иначе эти трое будут попарно незнакомы. Что и требовалось доказать.
Лемма 2: Среди любых 9 человек есть либо трое попарно знакомых, либо четверо попарно незнакомых.
Док-во:
Возможны только следующие случаи:
1) Существует человек A у которого есть по крайней мере 4 знакомых.
2) Существует человек A у которого менее двух знакомых
3) У каждого человека ровно три знакомых.
Покажем, что в кажом случае выполнено утверждение леммы.
В самом деле.
В первом случае, если среди четверых знакомых есть двое, которые знакомы,
то они вместе с человеком A дадут тройку попарно знакомых. Иначе эти четверо будут попарно незнакомы.
Во втором случае, если рассмотреть людей, с которыми A не знаком, то их будет 6 человек.
По лемме 1 среди этих 6-ти будут либо трое попарно знакомых ( что дает нам искомую тройку ), либо трое попарно незнакомых.
Но эти трое попарно незнакомых также не знакомы и с A. Т.е вместе с ним дадут четверку попарно незнакомых.
В третьем случае возьмем любого человека и обозначим его A. У A будет ровно три знакомых. Обозначим их A1, A2, A3.
Оставшихся людей обозначим B1, B2, B3, B4, B5. Никто из {B1, B2, B3, B4, B5} не знаком с A.
Если среди A1, A2, A3 есть двое знакомых, то они вместе с A образуют искомую тройку попарно знакомых.
Остается случай, когда A1, A2, A3 попарно незнакомы. Но каждый из них имеет по три знакомых. Один из них A.
Значит, остальные два среди {B1, B2, B3, B4, B5}. Тогда, по приницпу Дирихле, кто то из {B1, B2, B3, B4, B5}
имеет по крайней мере двух знакомых среди {A1, A2, A3}. Без ограничения общности пусть это B1.
Но тогда B1 имеет по крайней мере трех незнакомых среди {B2, B3, B4, B5}.
Без ограничения общности пусть это {B2, B3, B4}.
Тогда возможно два случая
3.1 {B2, B3, B4} тройка попарно знакомых
3.2 {B2, B3, B4} не тройка попарно знакомых. Без ограничения общности считаем, что B2 и B3 не знакомы.
Тогда {A, B1, B2, B3} будет четверкой попарно незнакомых.
Что и требовалось доказать
Доказательство основной задачи: среди любых 18 человек есть либо четверо попарно знакомых, либо четверо попарно незнакомых.
Выберем любого человека. По принципу Дирихле у него будет либо 9 знакомых, либо девять незнакомых.
Без ограничения общности будем считать, что у него будет 9 знакомых. Тогда по лемме 1 возможно два случая
1) среди этих 9 будет тройка попарно знакомых. Тогда эта тройка и выбранный нами человек образуют четверку попарно незнакомых
2) среди этих 9 будет четверка попарно незнакомых. Это и будет искомая четверка
Что и требовалось доказать