Maths Olympiad Prep

Library / /11 of 44

Combinatorics Difficulty 5.3 AIME, harder Prove it Russia

A company consists of 77 persons, and each 66 of them can sit at a round table so that each two neighbors would be familiar to each other. Prove that all 77 persons can sit at a round table with the same property to be satisfied. (S. Volchenkov)

В компании из семи человек любые шесть могут сесть за круглый стол так, что каждые два соседа окажутся знакомыми. Докажите, что и всю компанию можно усадить за круглый стол так, что каждые два соседа окажутся знакомыми. (С. Волчёнков)

Solution

Заметим, что у каждого в компании не менее трёх знакомых.

Действительно, если бы некто XX был знаком менее, чем с тремя, то, исключив из компании одного из его знакомых, мы получили бы шестёрку людей, в которой у XX не более одного знакомого, т. е. посадить их за круглый стол невозможно. Более того, если бы у каждого было ровно по три знакомых, то число пар знакомых людей было бы равно 732=2127 \cdot \frac{3}{2} = \frac{21}{2}, что невозможно.

Значит, у какого-то человека XX хотя бы 44 знакомых. Рассадим всех, кроме XX, за круглый стол. Тогда из четырёх его знакомых хотя бы двое сидят рядом. Если мы посадим XX между ними, то получим требуемую рассадку.

Want a route through all this instead of an archive? The track puts 2,000 problems in a working order, from AMC 10 level to the IMO shortlist.

Source: MathNet, licensed CC-BY-4.0. Statement and solution reproduced as published; topic and difficulty added by this site.