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 4/5: 選んだ三点は一直線上にない
ざっくり言うと

二次曲線は十分に曲がっているため、一つの直線が三回交わることはない。

A line intersects y=x2 in at most two points\text{A line intersects }y=x^2\text{ in at most two points}
詳しい解説

直線は y=mx+by=mx+b と書ける。y=x2y=x^2 との交点は二次方程式 x2−mx−b=0x^2-mx-b=0 の解であり、実数解は高々二つである。したがって SS の三点が同一直線上にあることはなく、任意の三点は非退化三角形を定める。