如何证明空间三个点在同一条直线,怎么证明4个点在同一平面内

首页 > 实用技巧 > 作者:YD1662024-02-14 06:43:41

事实证明,我们可以用称为鸽笼原理(pigeonhole principle)的规则来证明我们永远不会做得更好。

鸽笼原理说,如果有n个对象被放入k个空间中,那么至少存在一个空间,其中有n/k或更多的对象。

如何证明空间三个点在同一条直线,怎么证明4个点在同一平面内(9)

假设有5个鸽笼放16只鸽子。如果试图使每个鸽笼中有3只或更少的鸽子,那么只能容纳最多15只鸽子,所以有16只鸽子时,至少有一个鸽笼中必须有4只或更多的鸽子。

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如果只关注正方形网格的行,并忽略列和对角线,那么可以把点当作鸽子,行当作鸽笼。每一行本身就是一条线,根据规则,每行最多只能有2个点,这意味着在一个n x n的网格上,最多只能放2n个点。

所以我们找到了一个上界,但我们现在还不知道当n取任意值时,是否总能达到这个上界。实际上,我能找到的最大网格是n=52,在上面最多放2n(104)个点,使得没有三个点在同一直线上。

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下界

可以使用越来越强大的计算机搜索越来越大的网格,但在数学中,我们更喜欢一般的情况。那么,对于n非常大时应该怎么办?比如n=1000或者更大呢?我们已经有一个上界。也许我们可以找到一个下界。

文献中出现的第一个下界来自极其多产的数学家保罗·埃尔德什(Paul Erdős)。

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