сайты - меню - вход - но­во­сти


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word

На олим­пи­а­ду при­шло 2018 участ­ни­ков, не­ко­то­рые участ­ни­ки зна­ко­мы между собой. Будем го­во­рить, что не­сколь­ко по­пар­но зна­ко­мых участ­ни­ков об­ра­зу­ют «кру­жок», если любой дру­гой участ­ник олим­пи­а­ды не зна­ком с кем-то из них. До­ка­жи­те, что можно рас­са­дить всех участ­ни­ков олим­пи­а­ды по 90 ауди­то­ри­ям так, что ни в какой ауди­то­рии не сидят все пред­ста­ви­те­ли ка­ко­го-либо «круж­ка».

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

До­ка­жем ин­дук­ци­ей по k более общее утвер­жде­ние: 2k ауди­то­рий хва­тит для того, чтобы рас­са­дить n мень­ше или равно k в квад­ра­те участ­ни­ков. Тогда для по­лу­че­ния утвер­жде­ния за­да­чи до­ста­точ­но будет под­ста­вить k=45, по­сколь­ку 2018 мень­ше или равно 2025=45 в квад­ра­те .

База k=1,2. По­сколь­ку 2 k боль­ше или равно k в квад­ра­те , мы можем по­са­дить каж­до­го участ­ни­ка в от­дель­ную ауди­то­рию.

Пусть утвер­жде­ние до­ка­за­но, когда ко­ли­че­ство участ­ни­ков не боль­ше  левая круг­лая скоб­ка k минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те . До­ка­жем утвер­жде­ние, когда ко­ли­че­ство участ­ни­ков не боль­ше k в квад­ра­те . Рас­смот­рим участ­ни­ка v с наи­боль­шим чис­лом d зна­ко­мых. Если d боль­ше или равно 2 k минус 2, то по­са­дим v в одну ауди­то­рию, всех его зна­ко­мых во вто­рую, а остав­ших­ся

n минус 1 минус d мень­ше или равно k в квад­ра­те минус 1 минус левая круг­лая скоб­ка 2 k минус 2 пра­вая круг­лая скоб­ка = левая круг­лая скоб­ка k минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те

по пред­по­ло­же­нию ин­дук­ции мы можем рас­са­дить в 2 левая круг­лая скоб­ка k минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка ауди­то­рий так, что в этих ауди­то­ри­ях не будет «круж­ков». В пер­вой ауди­то­рии толь­ко один че­ло­век, по­это­му «круж­ков» там быть не может, во вто­рой ауди­то­рии нет «круж­ков», так как там нет v, но он зна­ком со всеми из этой ауди­то­рии.

Если же d мень­ше 2 левая круг­лая скоб­ка k минус 1 пра­вая круг­лая скоб­ка , то за­ме­тим, что нам за­ве­до­мо хва­тит d плюс 1 мень­ше или равно 2 k ауди­то­рий. Вы­де­лим d плюс 1 ауди­то­рий и будем рас­са­жи­вать участ­ни­ков по оче­ре­ди так, чтобы ни­ка­кие два зна­ко­мых не си­де­ли в одной ауди­то­рии, тогда в одной ауди­то­рии не будут об­ра­зо­вы­вать­ся «круж­ки» (люди, си­дя­щие в одной ауди­то­рии, не зна­ко­мы друг с дру­гом). У каж­до­го участ­ни­ка не боль­ше чем d зна­ко­мых, так как ауди­то­рий d плюс 1, то все­гда есть ауди­то­рия, где нет его дру­зей, куда мы его и по­са­дим.

 

Ком­мен­та­рий.

В за­да­че речь идет о так на­зы­ва­е­мом кли­ко­вом хро­ма­ти­че­ском числе графа. Если обыч­ное хро­ма­ти­че­ское число - это ми­ни­маль­ное число цве­тов, в ко­то­рые можно так по­кра­сить все вер­ши­ны, чтобы концы лю­бо­го ребра имели раз­ные цвета, то кли­ко­вое хро­ма­ти­че­ское число  — это тоже ми­ни­маль­ное число цве­тов для по­крас­ки вер­шин, толь­ко те­перь тре­бу­ет­ся, чтобы все пол­ные под­гра­фы (клики), ко­то­рые мак­си­маль­ны по вклю­че­нию (то есть не со­дер­жат­ся внут­ри еще боль­ших пол­ных под­гра­фов) были не­од­но­цвет­ны­ми (имели хотя бы две вер­ши­ны раз­но­го цвета). Есте­ствен­но, ис­клю­ча­ют­ся изо­ли­ро­ван­ные вер­ши­ны, то есть вер­ши­ны, ко­то­рые ни с кем не со­еди­не­ны реб­ра­ми. Ясно, что если в графе нет тре­уголь­ни­ков (клик, име­ю­щих три и более вер­шин), то в нем все мак­си­маль­ные по вклю­че­нию клики, не яв­ля­ю­щи­е­ся изо­ли­ро­ван­ны­ми вер­ши­на­ми, суть его ребра, а зна­чит, для та­ко­го графа кли­ко­вое хро­ма­ти­че­ское число сов­па­да­ет с обыч­ным. Лю­бо­пыт­но то, что если обыч­ное хро­ма­ти­че­ское число под­гра­фа все­гда мень­ше хро­ма­ти­че­ско­го числа графа, то с кли­ко­вым хро­ма­ти­че­ским чис­лом все, ко­неч­но, не так, ведь у пол­но­го графа оно равно двум, а, на­при­мер, у не­чет­но­го про­сто­го цикла оно равно трем.

За­да­ча отыс­ка­ния точ­ных оце­нок кли­ко­во­го хро­ма­ти­че­ско­го числа как в общем слу­чае, так и для мно­гих важ­ных клас­сов гра­фов весь­ма да­ле­ка от сво­е­го ре­ше­ния. В нашем слу­чае речь шла как раз о про­из­воль­ном графе: фак­ти­че­ски в за­да­че тре­бо­ва­лось до­ка­зать, что кли­ко­вое хро­ма­ти­че­ское число про­из­воль­но­го графа на n вер­ши­нах не пре­вос­хо­дит 2 ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: n конец ар­гу­мен­та . Сей­час наи­луч­шая из­вест­ная верх­няя оцен­ка  ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: 2 n конец ар­гу­мен­та , и это лишь в кон­стан­ту раз лучше, чем тре­бу­ет наша за­да­ча. Из­вест­но также, что для каж­до­го n су­ще­ству­ет граф на n вер­ши­нах, кли­ко­вое хро­ма­ти­че­ское число ко­то­ро­го не мень­ше c ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: дробь: чис­ли­тель: n , зна­ме­на­тель: на­ту­раль­ный ло­га­рифм n конец дроби конец ар­гу­мен­та для не­ко­то­рой кон­стан­ты c. Таким об­ра­зом, между верх­ни­ми и ниж­ни­ми оцен­ка­ми со­хра­ня­ет­ся зазор в ко­рень из ло­га­риф­ма раз, и этот зазор кому-то пред­сто­ит устра­нить  — воз­мож­но, кому-то из чи­та­ю­щих эту бро­шю­ру!

От­ме­тим и один из ин­те­рес­ней­ших клас­сов гра­фов. Это так на­зы­ва­е­мые гео­мет­ри­че­ские графы. У них вер­ши­ны  — точки в про­стран­стве (или даже про­сто на плос­ко­сти), а ребра со­еди­ня­ют пары точек, на­хо­дя­щих­ся на рас­сто­я­нии не боль­ше 1. Эти графы важны для таких клас­си­че­ских задач ком­би­на­то­ри­ки, как про­бле­ма Нел­со­на-Хадви­ге­ра рас­крас­ки про­стран­ства, про­бле­ма Бор­су­ка и др. (см. бро­шю­ры А. М. Рай­го­род­ско­го «Хро­ма­ти­че­ские числа», «Про­бле­ма Бор­су­ка» (М.: МЦНМО, 2015); про раз­ные ва­ри­а­ции на тему этих гра­фов уже бы­ва­ли за­да­чи на МMO  — на­при­мер, за­да­ча 6 для 10 клас­са в ва­ри­ан­те 2010 года). Так вот для этих гра­фов даже в слу­чае плос­ко­сти зазор между верх­ни­ми и ниж­ни­ми оцен­ка­ми аж от 3 до 9!