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第4問

ABCABC を正三角形、E\mathcal E をその三辺の和集合とする。E\mathcal E を二つの互いに素な部分集合に分割したとき、常に一方が直角三角形の三頂点を含むかどうかを判定し、理由を示せ。
ステップ 3/5: 巡回する射影の三点を選ぶ
BC=3BU,U∈BC,U↦V∈CA↦T∈ABBC=3BU,\qquad U\in BC,\quad U\mapsto V\in CA\mapsto T\in AB
詳しい解説

従って各辺に各色の点が少なくとも二つあると仮定できる。BC=3BUBC=3BU となる U∈BCU\in BC を取る。UU の CACA への直交射影を V∈CAV\in CA、VV の ABAB への直交射影を T∈ABT\in AB とする。正三角形の性質から TT の BCBC への射影は再び UU である。よって UV⊥CAUV\perp CA、VT⊥ABVT\perp AB であり、標準的な巡回配置を得る。