从4个同心圆的圆心出发的100条射线等分各圆周,分别与4个圆各有100个交点.任意给每个圆上的点染上黑、白两色之一,使每个圆上都恰有50个黑点和50个白点.
证明:可将此4个圆适当旋转,使这100条射线中至少存在13条射线,它们中每一条穿过的4个点颜色都相同.
【难度】
【出处】
【标注】
【答案】
【解析】
4个同心圆由内到外分别记为 ${{C}_{1}},{{C}_{2}},{{C}_{3}},{{C}_{4}}$ 。固定 ${{C}_{1}}$ 不动,旋转 ${{C}_{2}}$,将 ${{C}_{2}}$ 按照顺时针方向每次旋转 $\dfrac{2\pi }{100}$,旋转100次。每次旋转后统计 ${{C}_{1}},{{C}_{2}}$ 同一射线上两点同色的次数。由于每个圆上恰有50个黑点和50个白点,所以这100次统计的总次数为 $50\times 50\times 2=5000$ 。所以由平均值原理,必有一次的同色次数 $\geqslant 50$ 。将 ${{C}_{2}}$ 旋转到此位置上。
然后按同样的方式旋转 ${{C}_{3}}$,每次旋转后统计 ${{C}_{1}},{{C}_{2}},{{C}_{3}}$ 同一射线上两点同色的次数。此时总次数至少是 $50\times 50=2500$,由平均值原理,必有一次的同色次数 $\geqslant 25$ 。将 ${{C}_{3}}$ 旋转到此位置上。
最后按同样的方式旋转 ${{C}_{4}}$,每次旋转后统计 ${{C}_{1}},{{C}_{2}},{{C}_{3}},{{C}_{4}}$ 同一射线上两点同色的次数。此时总次数至少是 $25\times50=1250$,由平均值原理,必有一次的同色次数 $\geqslant \left[ \dfrac{1250}{100} \right]+1=13$,将 ${{C}_{4}}$ 旋转到此位置上即为所求。
答案 解析 备注
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