IMO 1964 · Problem 4
Seventeen people correspond by mail with one another - each one with all the rest. In their letters only three different topics are discussed. Each pair of correspondents deals with only one of these topics. Prove that there are at least three people who write to each other about the same topic.
Official text of the problem. Official problem paper (PDF)
Solution
Choose one person \(A\). Of the other sixteen people, at least six correspond with \(A\) about the same topic: otherwise each of the three topics would account for at most five people, giving at most fifteen in total. Call this common topic topic \(1\), and select six such people.
If any two of these six correspond about topic \(1\), they and \(A\) form the required triple. We may therefore assume that every pair among the six corresponds about topic \(2\) or topic \(3\).
Choose one of the six, \(B\). Among the other five, at least three correspond with \(B\) about the same topic, since \(5>2\cdot2\). Denote three such people by \(C,D,E\). Interchanging the names of topics \(2\) and \(3\) if necessary, suppose their correspondence with \(B\) concerns topic \(2\).
If any pair among \(C,D,E\) corresponds about topic \(2\), that pair together with \(B\) forms the required triple. Otherwise all three pairs among \(C,D,E\) correspond about topic \(3\), so \(C,D,E\) themselves form the required triple.
Thus the desired three people exist in every case. \(\square\)
The solution was checked against John Scholes' IMO solution archive (Kalva).
IMO 1964 · Aufgabe 4
Siebzehn Personen stehen miteinander im Briefwechsel – jede mit allen anderen. In ihren Briefen werden nur drei verschiedene Themen besprochen. Jedes Paar von Briefpartnern behandelt nur eines dieser Themen. Beweise, dass es mindestens drei Personen gibt, die einander über dasselbe Thema schreiben.
Aufgabentext aus dem offiziellen englischen Text übersetzt. Offizielles Aufgabenblatt (PDF)
Lösung
Wähle eine Person \(A\). Von den anderen sechzehn Personen stehen mindestens sechs mit \(A\) über dasselbe Thema im Briefwechsel: Andernfalls würden auf jedes der drei Themen höchstens fünf Personen entfallen, insgesamt also höchstens fünfzehn. Bezeichne dieses gemeinsame Thema als Thema \(1\) und wähle sechs solche Personen aus.
Falls zwei dieser sechs Personen über Thema \(1\) miteinander korrespondieren, bilden sie zusammen mit \(A\) das gesuchte Tripel. Wir dürfen daher annehmen, dass jedes Paar unter den sechs Personen über Thema \(2\) oder Thema \(3\) miteinander korrespondiert.
Wähle eine der sechs Personen, \(B\). Unter den anderen fünf korrespondieren mindestens drei mit \(B\) über dasselbe Thema, da \(5>2\cdot2\) gilt. Bezeichne drei solche Personen mit \(C,D,E\). Indem wir nötigenfalls die Bezeichnungen der Themen \(2\) und \(3\) vertauschen, können wir annehmen, dass ihr Briefwechsel mit \(B\) Thema \(2\) betrifft.
Falls ein Paar unter \(C,D,E\) über Thema \(2\) miteinander korrespondiert, bildet dieses Paar zusammen mit \(B\) das gesuchte Tripel. Andernfalls korrespondieren alle drei Paare unter \(C,D,E\) über Thema \(3\), sodass \(C,D,E\) selbst das gesuchte Tripel bilden.
Somit existieren die gesuchten drei Personen in jedem Fall. \(\square\)
Die Lösung wurde mit dem IMO-Lösungsarchiv von John Scholes (Kalva) abgeglichen.
IMO 1964 · Soru 4
On yedi kişinin her biri diğerlerinin tümüyle mektuplaşmaktadır. Mektuplarında yalnızca üç farklı konu ele alınmaktadır. Mektuplaşan her kişi çifti bu konulardan yalnızca biri hakkında yazışmaktadır. Birbirleriyle aynı konu hakkında yazışan en az üç kişi bulunduğunu kanıtlayınız.
Soru metni resmi İngilizce metinden çevrilmiştir. Resmi soru kâğıdı (PDF)
Çözüm
Bir \(A\) kişisi seçelim. Diğer on altı kişiden en az altısı \(A\) ile aynı konu hakkında yazışır: aksi hâlde üç konunun her biri için en fazla beş kişi olur ve toplamda en fazla on beş kişi bulunurdu. Bu ortak konuya \(1\). konu diyelim ve böyle altı kişi seçelim.
Bu altı kişiden herhangi ikisi \(1\). konu hakkında yazışıyorsa, bu ikisi ile \(A\) aranan üçlüyü oluşturur. Bu nedenle altı kişi arasındaki her çiftin \(2\). veya \(3\). konu hakkında yazıştığını varsayabiliriz.
Bu altı kişiden birini, \(B\)'yi seçelim. \(5>2\cdot2\) olduğundan, diğer beş kişiden en az üçü \(B\) ile aynı konu hakkında yazışır. Böyle üç kişiyi \(C,D,E\) ile gösterelim. Gerekirse \(2\). ve \(3\). konuların adlarını değiştirerek bu kişilerin \(B\) ile \(2\). konu hakkında yazıştığını varsayalım.
\(C,D,E\) arasındaki herhangi bir çift \(2\). konu hakkında yazışıyorsa, bu çift ile \(B\) aranan üçlüyü oluşturur. Aksi hâlde \(C,D,E\) arasındaki üç çiftin tümü \(3\). konu hakkında yazışır; dolayısıyla \(C,D,E\)'nin kendileri aranan üçlüyü oluşturur.
Böylece her durumda istenen üç kişi vardır. \(\square\)
Çözüm, John Scholes'un IMO çözüm arşiviyle (Kalva) karşılaştırılarak kontrol edildi.
IMO 1964 · Problema 4
Diecisiete personas mantienen correspondencia entre sí: cada una con todas las demás. En sus cartas solo se tratan tres temas diferentes. Cada pareja de corresponsales trata solo uno de estos temas. Demostrar que hay al menos tres personas que se escriben entre sí sobre el mismo tema.
Enunciado traducido del texto oficial en inglés. Enunciado oficial (PDF)
Solución
Elijamos una persona \(A\). De las otras dieciséis personas, al menos seis mantienen correspondencia con \(A\) sobre el mismo tema: de lo contrario, a cada uno de los tres temas le corresponderían a lo sumo cinco personas, lo que daría un total de a lo sumo quince. Llamemos tema \(1\) a este tema común y seleccionemos seis de esas personas.
Si dos cualesquiera de estas seis personas se escriben sobre el tema \(1\), ellas y \(A\) forman el trío buscado. Por tanto, podemos suponer que cada pareja de las seis personas se escribe sobre el tema \(2\) o el tema \(3\).
Elijamos una de las seis personas, \(B\). Entre las otras cinco, al menos tres se escriben con \(B\) sobre el mismo tema, ya que \(5>2\cdot2\). Denotemos por \(C,D,E\) a tres de esas personas. Intercambiando los nombres de los temas \(2\) y \(3\) si es necesario, supongamos que su correspondencia con \(B\) trata del tema \(2\).
Si alguna pareja de \(C,D,E\) se escribe sobre el tema \(2\), esa pareja junto con \(B\) forma el trío buscado. En caso contrario, las tres parejas de \(C,D,E\) se escriben sobre el tema \(3\), por lo que las propias \(C,D,E\) forman el trío buscado.
Así pues, las tres personas buscadas existen en todos los casos. \(\square\)
La solución se comprobó con el archivo de soluciones de la IMO de John Scholes (Kalva).
IMO 1964 · 问题 4
十七个人相互通信,每个人都与其余所有人通信。他们的信中只讨论三个不同的话题。每一对通信者只讨论其中一个话题。证明:至少有三个人,他们两两通信时讨论的都是同一个话题。
题目译自官方英文原文。 官方试卷 (PDF)
解答
选定一个人 \(A\)。在其余十六个人中,至少有六个人与 \(A\) 通信时讨论同一个话题:否则,三个话题中每个话题至多对应五个人,总共至多十五个人。将这个共同的话题称为话题 \(1\),并选出这样的六个人。
如果这六个人中有任何两人通信时讨论话题 \(1\),那么他们与 \(A\) 就构成所求的三人组。因此,我们可以假设这六个人中的每一对通信时讨论的都是话题 \(2\) 或话题 \(3\)。
从这六个人中选出一人 \(B\)。在其余五个人中,至少有三个人与 \(B\) 通信时讨论同一个话题,因为 \(5>2\cdot2\)。将这样的三个人记为 \(C,D,E\)。必要时交换话题 \(2\) 与话题 \(3\) 的名称,可以假设他们与 \(B\) 通信时讨论话题 \(2\)。
如果 \(C,D,E\) 中有任何一对通信时讨论话题 \(2\),那么这两人与 \(B\) 就构成所求的三人组。否则,\(C,D,E\) 中的三对人通信时都讨论话题 \(3\),于是 \(C,D,E\) 本身就构成所求的三人组。
因此,无论哪种情形,所求的三个人都存在。\(\square\)
解答已与 John Scholes 的 IMO 解答档案(Kalva)核对。
IMO 1964 · Задача 4
Семнадцать человек переписываются друг с другом — каждый со всеми остальными. В их письмах обсуждаются лишь три различные темы. Каждая пара переписывается только на одну из этих тем. Докажите, что найдутся по крайней мере три человека, которые переписываются друг с другом на одну и ту же тему.
Условие переведено с официального английского текста. Официальный текст задач (PDF)
Решение
Выберем одного человека \(A\). Среди остальных шестнадцати по крайней мере шестеро переписываются с \(A\) на одну и ту же тему: иначе на каждую из трёх тем приходилось бы не более пяти человек, то есть всего не более пятнадцати. Назовём эту общую тему темой \(1\) и выберем шестерых таких людей.
Если какие-либо двое из этих шести переписываются на тему \(1\), то вместе с \(A\) они образуют искомую тройку. Поэтому можно считать, что каждая пара среди этих шести переписывается на тему \(2\) или на тему \(3\).
Выберем одного из шести, \(B\). Среди остальных пяти по крайней мере трое переписываются с \(B\) на одну и ту же тему, поскольку \(5>2\cdot2\). Обозначим троих таких людей через \(C,D,E\). При необходимости поменяв местами названия тем \(2\) и \(3\), будем считать, что они переписываются с \(B\) на тему \(2\).
Если какая-либо пара среди \(C,D,E\) переписывается на тему \(2\), то эта пара вместе с \(B\) образует искомую тройку. В противном случае все три пары среди \(C,D,E\) переписываются на тему \(3\), так что сами \(C,D,E\) образуют искомую тройку.
Таким образом, искомые три человека найдутся в любом случае. \(\square\)
Решение проверено по архиву решений IMO Джона Скоулза (Kalva).
IMO 1964 · المسألة 4
يتراسل سبعة عشر شخصاً بالبريد، بحيث يراسل كل واحد منهم جميع الآخرين. ولا يناقشون في رسائلهم سوى ثلاثة موضوعات مختلفة. ويتناول كل زوج من المتراسلين موضوعاً واحداً فقط من هذه الموضوعات. أثبت أن هناك ثلاثة أشخاص على الأقل يتراسلون فيما بينهم حول الموضوع نفسه.
نص المسألة مترجم عن النص الإنجليزي الرسمي. ورقة المسائل الرسمية (PDF)
الحل
نختار شخصاً واحداً \(A\). من بين الأشخاص الستة عشر الآخرين، يوجد ستة على الأقل يراسلون \(A\) حول الموضوع نفسه: وإلا لكان عدد الأشخاص الذين يراسلونه حول كل موضوع من الموضوعات الثلاثة لا يتجاوز خمسة، فيكون العدد الإجمالي خمسة عشر على الأكثر. لنسمِّ هذا الموضوع المشترك الموضوع \(1\)، ولنختر ستة من هؤلاء الأشخاص.
إذا كان أي اثنين من هؤلاء الستة يتراسلان حول الموضوع \(1\)، فإنهما مع \(A\) يشكلون الثلاثي المطلوب. لذا يمكننا أن نفترض أن كل زوج من الستة يتراسل حول الموضوع \(2\) أو الموضوع \(3\).
نختار واحداً من الستة، وليكن \(B\). من بين الخمسة الآخرين، يوجد ثلاثة على الأقل يراسلون \(B\) حول الموضوع نفسه، لأن \(5>2\cdot2\). لنرمز إلى ثلاثة من هؤلاء الأشخاص بـ \(C,D,E\). وبتبادل تسميتي الموضوعين \(2\) و\(3\) عند الحاجة، نفترض أن مراسلاتهم مع \(B\) تتناول الموضوع \(2\).
إذا كان أي زوج من \(C,D,E\) يتراسل حول الموضوع \(2\)، فإن هذا الزوج مع \(B\) يشكل الثلاثي المطلوب. وإلا فإن الأزواج الثلاثة من \(C,D,E\) كلها تتراسل حول الموضوع \(3\)، فيكون \(C,D,E\) أنفسهم الثلاثي المطلوب.
إذن يوجد الأشخاص الثلاثة المطلوبون في جميع الحالات. \(\square\)
تمت مراجعة الحل بمقارنته بأرشيف حلول IMO لجون سكولز (Kalva).