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第3题

设 nn 和 kk 为正整数,SS 是平面上的 nn 个点集,且 SS 中任意三点不共线。假设对每个 P∈SP\in S,至少有 kk 个 SS 中的点与 PP 等距。证明 k<12+2nk<\frac12+\sqrt{2n}.
第 2/5 步:反设不等式不成立
通俗地说

假设的上界会让每个中心产生过多点对见证。

k≥12+2n ⟹ k(k−1)≥2n−14>2(n−1)k\ge\frac12+\sqrt{2n}\ \Longrightarrow\ k(k-1)\ge2n-\frac14>2(n-1)
详细分析

反设 k≥12+2nk\ge\frac12+\sqrt{2n}。将 (k−12)2≥2n(k-\frac12)^2\ge2n 展开得 k2−k≥2n−14k^2-k\ge2n-\frac14,而因 n≥1n\ge1 该值严格大于 2(n−1)2(n-1).