В начале каждого урока физкультуры 30 школьников разбиваются на 3 команды по 10 человек в каждой. Докажите, что найдутся два школьника, которые были в одной команде три урока подряд.
Возьмем всех школьников из какой-либо команды с первого урока и посмотрим, как они распределятся по трем командам на втором уроке. Так как распределяются 10 человек по трем командам, то по принципу Дирихле найдется команда, в которую попадут как минимум 4 человека.
Теперь возьмем этих четверых и посмотрим на их распределение по командам на третьем уроке. Поскольку команд по-прежнему три, то по принципу Дирихле найдется такая команду, в которой будет как минимум двое человек из рассматриваемых четырех. Легко заметить, что эти двое были в одной команде и на первом уроке, и на втором, и оказались в одной команде на третьем.
Приведём другое решение.
На каждом уроке физкультуры каждый школьник попадает в одну из трех команд; будем обозначать команды цифрами 1, 2 и 3. Поэтому участие в командах на трех уроках подряд для каждого школьника можно описать тройкой чисел x-y-z, где каждое из x, y и z принимается значений 1, 2 или 3. Таких различных троек существует Но школьников по условию задачи 30, следовательно, по принципу Дирихле найдутся два школьника, участие которых в командах описывается одинаковыми тройками. Это те школьники, которые были в одной команде в течение трех уроков подряд.