Vegyünk fel a síkon tetszőleges számú egyenest. Igazoljuk, hogy az egyenesekkel feldarabolt síkrészek kiszínezhetők mindössze két színnel úgy, hogy a szomszédos - közös szakasszal, vagy félegyenessel rendelkező - síkrészek különböző színűek legyenek.
"Megoldás:"
Az igazolást az egyenesek száma szerinti teljes indukcióval végezzük.
Ha csak egy egyenesünk van, akkor az általa meghatározott két félsík egyikét az egyik, másikát a másík színnel szinezzük ki.
Néhány további egyenest felvéve meggyőződhetünk arról, hogy ugyancsak el tudjuk végezni a helyes szinezést, bár ez nem része a bizonyításnak.
Tegyük most fel, hogy minden k < n esetre megoldható a helyes szinezés.
Azt kell igazolnunk, hogy n egyenes esetén is megoldható. (n itt bármely pozitív egész szám lehet.)
A
bizonyáshoz válasszunk ki az n
egyenes közül egyet tetszés szerint. Ideiglenesen töröljük le.
A megmaradt n
-1 egyenesre alkalmazható az indukciós feltétel,
azaz az általuk feldarabolt síkrészek kiszínezhetők helyesen két színnel.
Ha most visszatesszük az ideiglenesen eltávolított egyenest, azt tapasztaljuk,
hogy azoknál a tartományoknál hibás a szinezés, amelyek éppen e mentén
szomszédosak.
Ha
nost ennek az egyenesnek az egyik félsíkjában minden tartomány színét az
ellenkezőjére változtatjuk, akkor a szinezés helyessé válik az n-edik
egyenes mentén is, miközben mindenütt helyes marad, ahol eddig is helyes
volt.
Tehát tetszőleges n egyenes esetén is kiszinezhetők két színnel a keletkezett síkrészek.
Helyesnek véli a megoldást? Igen - Nem