题面据 IMO Shortlist 可核档案整理;中文题意为本站自译,公式请以原始来源为准。
Consider lines in the plane such that no two lines are parallel and no three have a common point. These lines divide the plane into polygonal regions; let be the set of regions having finite area. Prove that it is possible to colour of the lines blue in such a way that no region in has a completely blue boundary.
考虑平面中的 条线,使得没有两条线平行,并且没有三条线有公共点。这些线将平面划分为多边形区域;令 为具有有限面积的区域的集合。证明可以将线的 着色为蓝色,使得 中没有区域具有完全蓝色的边界。
提示 1
先决定对象是什么:集合、图、排列、颜色、路径,还是一次操作后的状态。
提示 2
找一个极端对象、双计数式、不变量,或把限制转成图上的局部条件。
提示 3
把局部限制累加成全局矛盾,或给出覆盖全部情形的构造。
完整解答
这页先给题面、题型和提示阶梯,完整证明留给读者逐步展开。2014 年 IMO Shortlist C5 可先归入组合:第一步把题设翻成对象、条件、目标三行;第二步沿提示寻找不变量、标准构型或关键变形;第三步补齐边界情形,并回到题目原要求核对。
这题适合先独立想一轮再打开提示。不要急着搜索完整解答,先问自己:题面里最硬的限制是哪一句?