Feladat: Gy.2432 Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: nehéz
Megoldó(k):  Kondacs Attila 
Füzet: 1988/március, 118. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Számelrendezések, Teljes indukció módszere, Gyakorlat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1987/október: Gy.2432

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

A bizonyítást a pontok számára vonatkozó teljes indukcióval végezzük. Ha n=3, akkor a körön bármely két pont szomszédos, így nincs összeköthető pontpár, számuk valóban 3-3=0.
Vegyük észre, hogy a feladat állításában nincs jelentősége annak, hogy a pontokat éppen az 1-től n-ig terjedő pozitív egészekkel számoztuk meg. Ha a1<a2<...<an valós számok és az i számú pontra az ai számot írjuk, akkor két pont akkor és csak akkor lesz összeköthető az új számozás mellett, ha eredetileg is az volt, így a fenti típusú átszámozással az összeköthető pontpárok száma sem változik.
A továbbiakban legyen az n legalább 4, és tegyük fel, hogy a feladat állítása igaz (n-1)-re, mégpedig a fenti észrevétel szerinti általánosabb értelemben.
Legyenek tehát a1<a2<...<an valós számok, vegyünk fel a körön n pontot és számozzuk meg őket az a1,a2,...,an számokkal. Jelölje Ai azt a pontot, amelyik az ai számot kapta. Ekkor a legkisebb számú pont, A1 egyetlen további ponttal sem köthető össze, két szomszédja viszont az A1 -en keresztül igen. Ezek ugyanis nem szomszédosak, hiszen a pontok száma legalább 4.
Hagyjuk most el az A1 pontot. A megmaradó pontok között az indukciós feltevés szerint n-4 összeköthető pontpár van. Ezek között biztosan nincs ott az A1 két szomszédja, hiszen az A1 elhagyása után ezek már szomszédosak. Bármely további összekötés viszont megmarad, hiszen A1 egyetlen ponttal sincs összekötve, és ha két pont nem az A1 két szomszédja, akkor nyilván továbbra is összeköthetők maradnak. Nem is jön létre új összeköthető pontpár az A1 elhagyásával, mert az A1 két szomszédját kivéve egyetlen további pontpárt összekötő íven sem csökken a felírt számok maximuma.
Az A1 elhagyása után tehát pontosan 1-gyel csökken az összeköthető pontpárok száma, így eredetileg ez a szám valóban n-3. Ezzel igazoltuk, hogy az indukciós feltevés öröklődik (n-1)-ről n-re, és mivel n=3-ra igaz, a bizonyítást befejeztük.