MathLabs

第6問

A=(aij)A=(a_{ij}) (i,j=1,2,…,ni,j=1,2,\ldots,n) を非負整数要素の正方行列とする。aij=0a_{ij}=0 ならば第 ii 行と第 jj 列の要素の和が少なくとも nn であると仮定する。行列の全要素の和が少なくとも n2/2n^2/2 であることを証明せよ。
ステップ 5/7: ブロック間の正の要素を強制する
aij+aji≥1(i≤k<j)  ⟹  Y≥k(n−k)a_{ij}+a_{ji}\ge1\quad(i\le k<j)\implies Y\ge k(n-k)
詳しい解説

i≤k<ji\le k<j で、aija_{ij} と ajia_{ji} がともに零なら、列 ii と jj の交換で、既存の kk 個に加えて位置 jj に対角零が生じ、 kk の最大性に反する。従って aij+aji≥1a_{ij}+a_{ji}\ge1。k(n−k)k(n-k) 個の組について足し合わせると Y≥k(n−k)Y\ge k(n-k)。