Feladat: F.2800 Korcsoport: 18- Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Hajnal József 
Füzet: 1991/április, 156 - 157. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Kombinatorikai leszámolási problémák, Nevezetes egyenlőtlenségek, Feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1990/május: F.2800

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

Megoldás. Rögzítsük az egyik korongot, és forgassuk el fölötte a másikat körbe. 36 olyan helyzet van, amikor az osztóvonalak egybeesnek. Ha az alsó korong egy sárga részét nézzük, akkor a forgatás során 18 olyan helyzet lesz, amikor sárga kerül fölé. Ez igaz a 18 sárga rész mindegyikére, így a körbeforgatás során összesen 182 lesz a sárga-sárga illeszkedések száma. Nyilván ugyanennyi a zöld‐zöld illeszkedések száma is. Ha tehát mind a 36 helyzetben megszámoljuk, hogy hány színilleszkedés van, akkor összesen 2182 illeszkedést kapunk. A színilleszkedések "átlaga'' ezek szerint 18, s így van olyan helyzet, amelyben legalább 18 illeszkedés van.
Általában tegyük fel, hogy mindkét korongon n1 db a1 színű mező, n2 db a2 színű, általában ni db ai színű mező van (i = 1, 2, ...,m). Ekkor van olyan helyzet, amelyben legalább [n/m] színilleszkedés van, ahol tehát m a színek száma, n pedig az egyforma részeké az egyes korongokon,n=n1+n2+...+nm. Ha ugyanis megint rögzítjük az egyik korongot, és forgatjuk fölötte a másikat, akkor egy ai színű mező ni -szer fog vele azonos színűvel fedésbe kerülni, és így az összes színilleszkedések száma n12+n22+...+nm2. Ez a számtani és négyzetes közép közti egyenlőtlenség szerint legalább (n1+n2+...nm)2/m=n2/m. Miután a körbe-forgatás n -féle különböző helyzetet hoz létre, a színilleszkedések átlaga n/m , így maximuma is legalább n/m. De az illeszkedések száma egész, tehát abban a helyzetben, ahol a legtöbb illeszkedés van, ezek száma legalább [n/m].

 
 Hajnal József (Bp., I. István Gimn., III. o. t.)