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第6問

m≥2m\ge2 を整数とし、AA を(正とは限らない)整数からなる有限集合、B1,B2,B3,…,BmB_1,B_2,B_3,\ldots,B_m を AA の部分集合とする。すべての k=1,2,…,mk=1,2,\ldots,m について BkB_k の元の和が mkm^k であるとする。AA が少なくとも m/2m/2 個の元を含むことを証明せよ。
ステップ 5/6: 単射の両側を数える
mm≤(m(m−1)+1)∣A∣m^m\le(m(m-1)+1)^{|A|}
詳しい解説

[0,mm+1)[0,m^{m+1}) にはちょうど mmm^m 個の mm の倍数、すなわち X=0,m,2m,…,(mm−1)mX=0,m,2m,\ldots,(m^m-1)m があり、それぞれが {0,1,…,m(m−1)}\{0,1,\ldots,m(m-1)\} に値を持つ ∣A∣|A| 組の集合(要素数 (m(m−1)+1)∣A∣(m(m-1)+1)^{|A|})へ単射する。したがって mm≤(m(m−1)+1)∣A∣m^m\le(m(m-1)+1)^{|A|} である。