給定平面上的點集P={P1,P2,…,P1994},P中任三點均不共線,將P中的所有的點任意分成83組,使得每組至少有3個點,且每點恰好屬于一組,然后將在同一組的任兩點用一條線段相連,不在同一組的兩點不連線段,這樣得到一個圖案G,不同的分組方式得到不同的圖案,將圖案G中所含的以P中的點為頂點的三角形個數(shù)記為m(G).
(1)求m(G)的最小值m0
(2)設(shè)G*是使m(G*)=m0的一個圖案,若G*中的線段(指以P的點為端點的線段)用4種顏色染色,每條線段恰好染一種顏色.證明存在一個染色方案,使G*染色后不含以P的點為頂點的三邊顏色相同的三角形.
分析:(1)設(shè)G中分成的83個子集的元素個數(shù)分別為ni(1≤i≤83),
83
i=1
n
1=1994,則m(G)=
83
i=1
C
3
n
.可證只有當(dāng)各ni的值相差不超過1時,m(G)才能取得最小值,從而可得當(dāng)81組中有24個點,2組中有25個點時,m(G)達到最小值;
(2)取5個點為一小組,按圖1染成a、b二色;如圖2,每個小圓表示一個五點小組.同組間染色如圖1,不同組的點間的連線按圖2染成c、d兩色,由此可得結(jié)論.
解答:解:(1)設(shè)G中分成的83個子集的元素個數(shù)分別為ni(1≤i≤83),
83
i=1
n
1=1994.且3≤n1≤n2≤…≤n83
則m(G)=
83
i=1
C
3
n
.即求此式的最小值.
設(shè)nk+1>nk+1,即nk+1-1≥nk+1,則
C
3
ni+1
+
C
3
ni-1
-(
C
3
ni
+
C
3
ni+1
)=
C
2
ni
-
C
2
ni+1
<0.
這就是說,當(dāng)nk+1與nk的差大于1時,
可用nk+1-1及nk+1代替nk+1及nk,而其余的數(shù)不變.此時,m(G)的值變。
于是可知,只有當(dāng)各ni的值相差不超過1時,m(G)才能取得最小值.
∵1994=83×24+2,∴當(dāng)81組中有24個點,2組中有25個點時,m(G)達到最小值.
∴m0=81
C
3
24
+2
C
3
25
=81×2024+2×2300=168544.
(2)取5個點為一小組,按圖1染成a、b二色,共五個小組;如圖2,每個小圓表示一個五點小組.
同組間染色如圖1,不同組的點間的連線按圖2染成c、d兩色.
這25個點為一組,共得83組,染色法相同.
其中81組去掉1個點及與此點相連的所有線,即得一種滿足要求的染色
即存在一個染色方案,使G*染色后不含以P的點為頂點的三邊顏色相同的三角形.
點評:本題考查組合知識,考查學(xué)生分析解決問題的能力,難度大.
練習(xí)冊系列答案
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在平面直角坐標(biāo)系xoy上,給定拋物線L:y=
1
4
x2.實數(shù)p,q滿足p2-4q≥0,x1,x2是方程x2-px+q=0的兩根,記φ(p,q)=max{|x1|,|x2|}.
(1)過點,A(p0,
1
4
p02)(p0≠0),作L的切線交y軸于點B.證明:對線段AB上的任一點Q(p,q),有φ(p,q)=
|p0|
2
;
(2)設(shè)M(a,b)是定點,其中a,b滿足a2-4b>0,a≠0.過M(a,b)作L的兩條切線l1,l2,切點分別為E(p1,
1
4
p
2
1
),E′(p2,
1
4
p22),l1,l2與y軸分別交于F,F(xiàn)′.線段EF上異于兩端點的點集記為X.證明:M(a,b)∈X?|P1|<|P2|?φ(a,b)=
|p1|
2

(3)設(shè)D={ (x,y)|y≤x-1,y≥
1
4
(x+1)2-
5
4
}.當(dāng)點(p,q)取遍D時,求φ(p,q)的最小值 (記為φmin)和最大值(記為φmax

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(1)過點A(p0,p0)(p0≠0)作L的切線教y軸于點B。證明:對線段AB上任一點Q(p,q)有φ(p,q)=;
(2)設(shè)M(a,b)是定點,其中a,b滿足a2-4b>0,a≠0。過M(a,b)作L的兩條切線l1,l2,切點分別為E(p1,p12),E′(p2,p22),l1,l2與y軸分別交與F,F(xiàn)'。線段EF上異于兩端點的點集記為X。證明:M(a,b)∈X|P1|>|P2|φ(a,b)=
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