MathLabs

第3题

给定平面上的两点 OO 和 AA,平面上每一点都被涂成有限种颜色之一。对点 XX,令 C(X)C(X) 为圆心 OO、半径 OX+∠AOXOXOX+\frac{\angle AOX}{OX} 的圆,其中 ∠AOX\angle AOX 用弧度在 [0,2π)\left[0,2\pi\right) 中表示。证明存在一个不在 OAOA 上的点 XX,使得 XX 的颜色也出现在圆 C(X)C(X) 的圆周上。
第 5/6 步:在嵌套无限集上迭代
通俗地说

每一轮消耗有限种颜色中的一种,而无限子列始终为下一轮留下足够空间。

xjk1+1, jk−jk1∈Cjk1+1,C(xjk1+1, jk−jk1)=Cjk+1x_{j_{k_1}+1,\,j_k-j_{k_1}}\in\mathcal C_{j_{k_1}+1},\quad C(x_{j_{k_1}+1,\,j_k-j_{k_1}})=\mathcal C_{j_k+1}
详细分析

从刚得到的无限指标集中取最小指标并考察对应的行。这一行的无穷多个选定点位于已经禁止 c1c_1 的圆上,因此由抽屉原理可取出无穷子列,其颜色为新的 c2c_2。重复构造得到 c1,c2,…c_1,c_2,\ldots;每个新颜色都被禁止在同类的无穷多个目标圆上,并且由于这些圆已禁止所有旧颜色,新颜色彼此不同。