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网格染色与同色矩形

Color Complex

专题
Discrete Math / 离散数学
难度
L4

题目详情

在二维平面上所有整数点 (m,n)(m,n) 都被染成黑色或白色。

问:是否必然存在一个与坐标轴平行的矩形,使其四个顶点同色?

On a 2D complex plane, all the integer-component points are coloured either White or Black. Is Possible to find a rectangle parallel to axis which has all corners of same color?

解析

必然存在。

固定一行(例如 y=0y=0)。其中必有无限多个点同为黑或同为白。取其中一种颜色(不妨设白色)对应的无限多列集合 CC

再看下一行 y=1y=1 在这些列上的颜色:要么在 CC 中仍有无限多列为白色(则两行 y=0,1y=0,1 与任取两列构成同色矩形),要么在 CC 中有无限多列为黑色(记为 CC')。

继续看 y=2y=2CC' 上的颜色:要么有无限多列为黑色(则用 y=1,2y=1,2 得到黑色矩形),要么有无限多列为白色(则用 y=0,2y=0,2 得到白色矩形)。

因此一定能找到两行与两列,使四个角同色。