【問1】(〜以上〜)
【解】kの最大値は21(=(n+1)(n+2)/2)であるか。
21点が可能であることはすでに言えているので、22点が不可能であることを言いたい。
n≦4のときの類推から、正三角形の各辺の5分点どうしを結ぶことによって、辺長が1/5の、25個の小正三角形に分けることができる。
このとき、頂点がどの小三角形に属するかを厳密に決め、どの小三角形にも、高々1つの頂点しか含まないようにできる(このことは、n≧4のときは、必ずできることが示せる)。
このとき、n=3、4のときと同様に、各小三角形には高々1つずつの点が配置される。
22点を配置するので、点が配置されている小三角形は、22個存在する。
この22個を、どのように採っても、矛盾することが示せる。
このことは、ほとんど力づくで確認した。それをそのままここに示すのは、労多くして実り少ないと感じているので、割愛する。
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【問2】(〜より大〜)
【解】kの最大値は19(=(n+1)(n+2)/2−2)であるか。
まず、19点が可能であることを言いたい。
n≦4のときの類推から、たとえば、下図のように配置する。
多分これでよいと思うが、未確認である。
なお、n=6のときは、同じようにやると失敗する。これは確認済み。しかし、n=6のとき、26点が不可能ということも確認できてないので、別の並べ方で可能なのかもしれない。
次に、20点が不可能であることを言いたい。
やはり、n≦4のときの類推から、正三角形の各辺の5分点どうしを結ぶことによって、辺長が1/5の、25個の小正三角形に分けてみる。
各小正三角形に配置される点は、高々1つである。
この図の中には、その正三角形の数だけの点を配置できないことの分かる正三角形集合が、かなりたくさんある。
それらを利用すると、21点が不可能なことは何とか言えそうだが、20点が不可能であることは、まだ言えていない。
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