MathLabs

第2問

上底面と下底面が五角形 A1A2A3A4A5A_1A_2A_3A_4A_5、B1B2B3B4B5B_1B_2B_3B_4B_5 である角柱を考える。2つの五角形の各辺と各線分 AiBjA_iB_j を赤または緑に塗る。辺がすべて塗られた頂点三角形は必ず異なる色の2辺をもつとする。上下面の10辺がすべて同じ色であることを証明せよ。
ステップ 2/4: 五角形の隣接性で矛盾を得る
(32)>2\binom{3}{2}>2
詳しい解説

五角形の任意の3頂点のうち2頂点は隣接する。選んだ上面の辺を含む三角形により、もう一端から3頂点への辺は反対色になる。その隣接する2頂点の底面辺の色がどちらでも、単色三角形が生じる。よって各頂点に接する2辺は同色で、上面5辺は同色である。