На плоскости отмечена 101 точка, причём не все они лежат на одной прямой. Через каждую пару отмеченных точек красной ручкой проводится прямая. Доказать, что на плоскости существует точка, через которую проходит не меньше 11 красных прямых.
от

1 Ответ

Дано: на плоскости отмечены 101 точки, не все из которых лежат на одной прямой. Через каждую пару отмеченных точек проведена прямая.

Найти: точка на плоскости, через которую проходит не менее 11 красных прямых.

Решение:

1. Пусть на плоскости есть 101 точка, и через каждую пару этих точек проведена прямая. Всего будет C(101, 2) = 101*100/2 = 5050 прямых.

2. Обозначим количество прямых, проходящих через каждую точку. Если точка имеет координаты (x_i, y_i), то все прямые, проходящие через эту точку и любую другую точку (x_j, y_j), будут описаны уравнением.

3. Посчитаем общее количество прямых, проходящих через какую-либо точку. Обозначим эту точку как P. Через P можно провести прямую, соединяющую P с любой из остальных 100 точек, т.е. таких прямых будет 100.

4. Пусть каждая прямая проходит через 2 точки. Поэтому общее количество прямых делится между всеми точками. Каждая прямая соединяет две точки, так что для каждой прямой существует только 1 пересечение через одну точку.

5. Теперь воспользуемся принципом Дирихле. Если 5050 прямых распределить между 101 точками, то среднее количество прямых, проходящих через каждую точку, будет 5050 / 101 ≈ 50.

6. Чтобы каждая точка была связана не менее чем с 11 прямыми, используем индукцию. Пусть предположим, что ни одна точка не имеет менее 11 прямых. Тогда для 101 точек минимальное количество прямых будет 11*101 = 1111, что меньше 5050, следовательно, в каждом случае найдется хотя бы одна точка, через которую проходит не менее 11 прямых.

Ответ: На плоскости существует точка, через которую проходит не менее 11 красных прямых.
от