Feladat: F.2490 Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Paál György ,  Tornyi Lajos 
Füzet: 1985/október, 298. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Ponthalmazok, Indirekt bizonyítási mód, Kombinatorikus geometria síkban, Síkbeli ponthalmazok távolsága, Feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1984/október: F.2490

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

I. megoldás. Indirekt bizonyítunk, azaz feltesszük, hogy megadható a síkon végtelen sok pont, amelyek között fellépő távolságok között csak véges sok különböző van, és ebből ellentmondásra fogunk jutni. Legyenek a távolságok d1, d2, d3, ..., dn. Legyen P és Q két pont a végtelen sok közül. A P körüli di sugarú kör legyen ki, a Q körüli dj sugarú kör pedig lj. Feltételünk szerint minden pont rajta van a k1, k2, ..., kn körök valamelyikén, és az l1, l2, ..., ln körök valamelyikén is. A k1 körnek az l1, l2, ..., ln körökkel legfeljebb 2‐2 metszéspontja van, tehát legfeljebb 2n pont lehet a megadottak közül a k1 körön. Ugyanez igaz a k2, k3, ..., kn körökre. Ez összesen legföljebb n2n=2n2 pont, P-n és Q-n kívül. 2n2 véges szám, ami ellentmond annak, hogy végtelen sok pont volt megadva.
A keresett ellentmondást megkaptuk, az állítást bizonyítottuk.

 

II. megoldás. Ismét indirekt bizonyítunk: feltesszük, hogy megadható végtelen sok pont, amelyek között csak véges sok távolság lép föl. Véges sok távolság között van legkisebb (mármint olyan, aminél kisebb távolság nem fordul elő), legyen ez m, és van legnagyobb, ami legyen M. Képzeljünk el a síkon egy olyan négyzetrácsot, amelyben egy négyzet átlója m. Ekkor egy négyzetbe a megadottak közül legföljebb két pont eshet, hiszen egy négyzetben nincs az átlónál távolabbi pontpár. Legyen Q az egyik megadott pont. Rajzoljunk Q köré M sugarú kört! Ezen a körön kívül biztosan nincsen a megadott pontok közül egy sem, hiszen M a legnagyobb távolság. De ezt a kört a négyzetrács véges sok négyzete lefedi, és mindegyik négyzetben csak két megadott pont lehet. Ezért a körben is csak véges sok megadott pont lehet. Ez az ellentmondás bizonyítja feltevésünk helytelen voltát és a feladat állítását.