Feladat: Gy.2846 Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Bodon Ferenc ,  Kiss Márton ,  Valkó Benedek 
Füzet: 1993/november, 393. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Teljes indukció módszere, Gráfelmélet, Részhalmazok, Gyakorlat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1993/május: Gy.2846

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

Jelöljük n-nel a medvék számát. A feladat állítását n szerinti teljes indukcióval bizonyítjuk. Az n=1 esetben nincs mit bizonyítani. Az n=2,3,4 esetekben pedig legfeljebb 2 medvéből álló csoportokba osztva őket, az állítás nyilván fennáll.
Tekintsük most az indukciós lépést: tegyük föl, hogy n-1 medvét már beosztottunk és tekintsük az n-ediket. Tegyük abba a csoportba, ahol legfeljebb egy haragosa van. Ha itt egy haragosa sincs, akkor már készen is vagyunk: az n-edik medve egyetlen haragosával sincs egy csoportban, a többiek pedig ugyanannyival, ahánnyal az n-edik medve megjelenése előtt is voltak, vagyis legfeljebb 1-gyel.
Vizsgáljuk most azt az esetet, ha volt haragosa abban a csoportban, jelölje ezt B. A csoportbeosztás akkor romolhatott el, ha B-nek már ezelőtt is volt haragosa a csoportban. Ekkor B-t tegyük át a másik csoportba, ott neki már legfeljebb egy haragosa lehet. Ám előfordulhat, hogy most ezzel a harmadik medvével történik meg az, ami az előbb B-vel, ekkor őt is áttesszük; és így tovább.
Eddigi módszerünket a következőképpen foglalhatjuk össze. Első lépésben elhelyezzük az n-edik medvét. A k-adik lépésben pedig (k=2,3,...) áthelyezzük azt a medvét, amellyel a (k-1)-edik lépés után 2 haragosa is azonos csoportban van. Mivel a (k-1)-edik lépésben odakerült medvének az új csoportban csak egy haragosa lehet, és csak ez lehet az a medve, akit a k-adikban át kell helyezni, azért ez a lépés tényleg egyértelmű. Most már csak azt kell megmutatni, hogy az eljárás véget ér.
Tekintsük azokat a medvepárokat, akik haragban vannak egymással, de nincsenek ugyanabban a csoportban. Egy lépés során az ilyen párok száma nő. Valóban: az áthelyezett medve a lépés előtt legfeljebb egy párban szerepelt, utána viszont legalább kettőben; a többi pár pedig nem változott. Mivel összesen véges sok medvepár van, azért az eljárás szükségképpen véget ér és éppen egy megfelelő elosztást szolgáltat.

 

 Kiss Márton (Budapest, Fazekas M. Főv. Gyak. Gimn. I. o. t.)
 dolgozata alapján