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第5問

任意の自然数 mm に対し、平面上の有限集合 SS で、SS の各点 AA から距離1にある SS の点がちょうど mm 個となるものが存在することを証明せよ。各点 AA はこの性質を満たす。
ステップ 6/6: 1本の辺から任意の m へ帰納する
S1={0,1},Sm=Sm−1⊕θS1S_1=\{0,1\},\qquad S_m=S_{m-1}\oplus_\theta S_1
詳しい解説

S1={0,1}S_1=\{0,1\} は 11-正則である。Sm−1S_{m-1} が (m−1)(m-1)-正則なら、T=S1T=S_1 として回転和を作り、一般の θ\theta を選ぶ。得られる有限集合 Sm=Sm−1⊕θS1S_m=S_{m-1}\oplus_\theta S_1 は mm-正則である。帰納法によりすべての自然数 mm で成立する。