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Demuestre que existe una fila o una columna del tablero de ajedrez que contiene al menos √n números distintos.

En cada celda de una $n \times n$ tablero de ajedrez, escribimos la cantidad de $1, 2, 3, . . . , n$ in such a way that each number appears exactly $$ n veces. Probar que existe una fila o una columna del tablero que contiene al menos $\sqrt{n}$ distintos números.

Esta pregunta se está muriendo por una prueba por contradicción, pero me parece que no puede mostrar cómo. Cuando he buscado a través de Internet, es la siguiente sugerencia:

Asumir que cada fila y cada columna tiene menos de $\sqrt{n}$ distintos números en . Para cada fila o columna, considerar el número de los distintos números en .

Me siento como un doble conteo está involucrado en el proceso, pero lo que a contar de dos maneras diferentes? También puedo probar la declaración con el método de probabilidades, pero realmente me gustaría aprender el recuento doble enfoque.

Aquí está la otra prueba:

Elegir una al azar fila o columna ($2n$ opciones). Deje $\textbf X$ ser el número de distintas entradas en él. Utilice el indicador de la variable $I_i$, para la existencia de número de $i$ en el bloque: $\textbf X = \sum I_i.$ Claramente, $E[I_i] = P[I_i = 1]$. A continuación, $P[I_i = 1] \geq 2\sqrt n / (2n) = 1/\sqrt n$. El límite inferior se obtiene si todos los $i$ pasa a ser en algunos $\sqrt n$ filo de la plaza de la sub-matriz. Por lo tanto, por la linealidad $\textbf E[X] \geq \sqrt n$. Esto demuestra la existencia.

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aprado Puntos 1

Así que tenemos $n$ columnas y $n$ filas. Cada uno de estos nos llame a una línea. Así que tenemos $2n$ líneas $L_1,L_2,...,L_{2n}$ y supongamos que cada línea tiene menos de $\sqrt{n}$ números diferentes ($d(L_i)<\sqrt{n}$).

Supongamos que el número de $k\in\{1,2,...,n\}$ aparece en $c_k$ columnas y $r_k$ filas. Entonces podemos ver que $$r_k+c_k \geq 2\sqrt{n}$$

(Imaginemos un cuadrado de $\sqrt{n}\times \sqrt{n}$ lleno con el mismo número. "Claramente" en esta configuración es el mínimo para $r_k+c_k$).

Por lo tanto tenemos: $$2n\cdot \sqrt{n}>\sum _{i=1}^{2n} d(L_i) = \sum_{k=1}^n (r_k+c_k)\geq n\cdot (2\sqrt{n})$$

Una contradicción.

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