MathLabs

第5問

nn を 33 以上の整数とする。平面上に nn 個の点が存在し、任意の二点間の距離が無理数であり、任意の三点が有理数の面積をもつ非退化三角形を定めることを証明せよ。
ステップ 1/5: 放物線上の n 個の格子点を選ぶ
ざっくり言うと

放物線は格子点を無限に簡単に与え、同時に三点が一直線上に並ぶことを自動的に防ぐ。

S={(x,x2):x∈Z, 1≤x≤n}S=\{(x,x^2):x\in\mathbb Z,\ 1\le x\le n\}
選んだ点は放物線 y=x2y=x^2 上にある。
選んだ格子点を含む、y が x の二乗に等しい放物線のグラフ。
詳しい解説

S={(x,x2):x∈Z,1≤x≤n}S=\{(x,x^2):x\in\mathbb Z,1\le x\le n\} とおく。これはちょうど nn 個の異なる点をもち、すべての座標は整数である。全点は放物線 y=x2y=x^2 上にある。