Рассмотрим конечное множество единичных квадратов на плоскости таких, что их стороны параллельны осям координат (квадраты могут пересекаться) и для любой пары квадратов расстояние между их центрами не больше 2. Докажите, что существует единичный квадрат (не обязательно из данного множества) со сторонами, параллельными осям, пересекающийся хотя бы по одной точке с каждым квадратом данного множества.
от

1 Ответ

Дано:

1. Конечное множество единичных квадратов на плоскости.
2. Стороны всех квадратов параллельны осям координат.
3. Для любой пары квадратов расстояние между их центрами не больше 2.

Найти:

Единичный квадрат со сторонами, параллельными осям, который пересекается хотя бы по одной точке с каждым квадратом из данного множества.

Решение:

1. Рассмотрим единичный квадрат, который будем искать, как квадрат со стороной 1. Положим, что у нас есть n единичных квадратов.

2. Для каждого квадрата из множества определим область, в пределах которой должен находиться искомый квадрат. Если центр данного квадрата находится в точке (x_i, y_i), то координаты его границ определяются как (x_i - 0.5, x_i + 0.5) и (y_i - 0.5, y_i + 0.5).

3. Поскольку расстояние между центрами квадратов не превышает 2, пересечение всех квадратов можно гарантировать, если мы рассмотрим объединенную область всех таких квадратов. В пределах этой объединенной области мы должны найти единичный квадрат, который пересекает все данные квадраты.

4. Построим прямоугольник, который охватывает все центры данных квадратов. Его размеры будут не меньше (максимальная координата x - минимальная координата x) и (максимальная координата y - минимальная координата y). Поскольку расстояния между центрами не превышают 2, этот прямоугольник будет иметь размеры, не превышающие 4 по каждой стороне.

5. Разделим прямоугольник на меньшие квадраты со стороной 1. Поскольку данный прямоугольник имеет размеры не более 4 на 4, он будет содержать не менее одного такого единичного квадрата, который пересекается с любым квадратом из исходного множества.

Ответ:
Существует единичный квадрат, пересекающийся хотя бы по одной точке с каждым квадратом из данного множества.
от