MathLabs

Bài 5

Cho một số nguyên N≥2N \ge 2. Có N(N+1)N(N+1) cầu thủ bóng đá, không ai có cùng chiều cao với ai khác, đứng thành một hàng. Ngài Alex muốn loại bỏ N(N−1)N(N-1) cầu thủ khỏi hàng này để còn lại một hàng mới gồm 2N2N cầu thủ sao cho NN điều kiện sau đây được thỏa mãn: không ai đứng giữa hai cầu thủ cao nhất, không ai đứng giữa cầu thủ cao thứ ba và cầu thủ cao thứ tư, …\ldots, không ai đứng giữa hai cầu thủ thấp nhất. Chứng minh rằng điều này luôn luôn thực hiện được.
Bước 3 trên 7: Một khối lặp lại đầu tiên xuất hiện sớm
N+1>N  ⟹  ∃ q<p≤N+1: xq,xp∈GkN+1>N\implies \exists\, q<p\le N+1:\ x_q,x_p\in G_k
Phân tích chi tiết

Quét hàng từ trái sang phải, từng vị trí một, và dừng lại tại chỉ số đầu tiên pp mà khối chứa xpx_p đã có sẵn một cầu thủ trước đó xqx_q với q<pq<p; gọi khối lặp lại này là GkG_k. Sự lặp lại như vậy phải xảy ra trong số các vị trí đầu tiên là N+1N+1, vì chỉ có NN khối, nên theo nguyên lý Dirichlet, N+1N+1 cầu thủ đã quét không thể nằm hết trong các khối khác nhau. Tính cực tiểu của pp khi đó buộc mọi khối khác GkG_k chỉ đóng góp nhiều nhất 11 cầu thủ vào đoạn đầu x1,…,xpx_1,\ldots,x_p, trong khi GkG_k đóng góp đúng 22 cầu thủ ở đó, cụ thể là xqx_q và xpx_p.