Feladat: Pontversenyen kívüli P.347 Korcsoport: 18- Nehézségi fok: nehéz
Megoldó(k):  Hetyei Gábor ,  Pöltl János Tamás 
Füzet: 1982/január, 23. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Kombinációk, Teljes indukció módszere, Pontversenyen kívüli probléma
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1981/április: Pontversenyen kívüli P.347

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

A feladat állítását teljes indukcióval bizonyítjuk. Ha n=1, akkor összesen 2 játékos van, ezek egy mérkőzést játszanak. A győztes lesz V1, a vesztes V2, és a feladat állítása nyilván teljesül.
Tegyük fel ezután, hogy az állítás n-re igaz, és hogy 2n+1 versenyző játszik körmérkőzést. Azt kell belátnunk, hogy van n+2 versenyző, V1, ..., Vn+1, Vn+2, akik közül Vi akkor és csak akkor győzte le Vj-t, ha i<j.
Legyen V egy tetszőleges játékos. V a körmérkőzés során 2n+1-1 ellenféllel játszott. Ezek között lesz 2n, akikkel szemben ugyanazt az eredményt éri el (vagy mindegyiket legyőzi, vagy mindegyiktől kikap). Ellenkező esetben ugyanis legföljebb 2n-1 ellenfelét győzhetné le és legföljebb 2n-1 ellenfelétől kaphatna ki, de ez összesen legfeljebb: 2(2n-1)=2n+1-2 ellenfél volna. Ez a 2n játékos (akivel szemben V ugyanolyan eredményt ért el), szintén teljes körmérkőzést játszott, így az indukciós feltevésünk szerint van köztük W1, ..., Wn+1, akik közül Wi, pontosan akkor győzte le Wj-t, ha i<j. Most V vagy mindegyik Wi,-t legyőzte, vagy mindegyiktől kikapott. Az első esetben legyen V1=V, V2=W1, ..., Vn+1=Wn, Vn+2=Wn+1, a második esetben legyen V1=W1, ..., Vn+1=Wn+1, Vn+2=V. A Vi-k ilyen választása mellett Vi pontosan akkor győzte le Vj-t, ha i<j.
Mindenképp találtunk tehát n+2 versenyzőt a kívánt tulajdonsággal. Ezzel a teljes indukciós lépést és a feladat állítását bebizonyítottuk.

 

Megjegyzés. Erősebb módszerekkel bizonyítható, hogy 2n játékos körmérkőzése után 2n versenyzőt már nem feltétlenül lehet találni a kívánt tulajdonsággal. Feltehető a következő kérdés: mekkora az a legnagyobb m szám, amelyre igaz, hogy 2n játékos körmérkőzése után feltétlenül van m versenyző, V1, ..., Vm, akik közül Vi pontosan akkor győzte le Vj-t, ha i<j? A feladat azt állítja, hogy mn+1, másrészt ‐ mint említettük ‐ m<2n. Nem ismeretes azonban, hogy m az n+1 és a 2n között pontosan hol helyezkedik el.