شکل رو به رو کشور خیکولند را نشان میدهد که از ۱۸ قبیله تشکیل شده و قلمروی هر قبیله به شکل یک ۶-ضلعی است. طبق یک آیین دیرینه صبح روز مرحلهی اول هر قبیله به تعدادی از همسایههای خود حمله میکند. در شکل عدد روی قلمروی هر قبیله نشان دهندهی تعداد قبایلی است که این قبیله به آن ها حمله خواهد کرد. دو قبیله همسایه اند اگر و تنها اگر یک ضلع مشترک داشته باشند. یک قبیله تنها نامیده می شود اگر از طرف همهی همسایههای خود مورد حمله قرار بگیرد.
با توجه به توضیحات بالا به ۲ سوال زیر پاسخ دهید:
حداقل چند قبیلهی تنها وجود دارد؟
راهنمایی
دقت کنید که عدد نوشته شده روی هر خانه، دقیقا یکی کمتر از تعداد همسایههای آن خانه است.
راهنمایی
بنا بر راهنمایی پیشین، پس هر قبیلهای باعث میشود یکی از همسایههایش تنها نباشد.
راهنمایی
اگر بتوان قبایل را به گروههای دو عضوی افراز کرد که هر دو قبیلهی همگروه مجاور باشند، آیا میتوان کاری کرد هیچ قبیلهای تنها نباشد؟
پاسخ
گزینهی ۴ درست است.
اگر قبیلهای به یکی از قبیلههای همسایهی خود حمله نکند آن را ایمن ساخته است. مثالی وجود دارد که تمام قبیلهها ایمن خواهند شد. در این مثال هر قبیله دقیقا به یکی از قبایل همسایهی خود حمله نمیکند.
میتوان با استفاده از قبیلههای شمارههای ۳، قبیلههای شماره ۴ را ایمن ساخت.
میتوان با استفاده از قبیلههای شمارههای ۴، قبیلههای شماره ۲ را ایمن ساخت.
میتوان با استفاده از قبیلههای شمارههای ۲، قبیلههای شماره ۳ را ایمن ساخت.
حداکثر چند قبیلهی تنها وجود دارد؟
راهنمایی
از راهنماییهای سوال قبل استفاده کنید.
راهنمایی
میبایست تعدادی قبیله را برای تنها نبودن انتخاب کنید که هر قبیلهای، حداقل یک همسایهی انتخاب شده داشته باشد.
راهنمایی
مثالی برای انتخاب ۶ قبیله پیدا کنید.
راهنمایی
برای آنکه نشان دهید نمیتوان با انتخاب پنج قبیله به پاسخ مطلوبی رسید، از برهان خلف استفاده کنید.
راهنمایی
قبایل را به شش دستهی متقارن افراز کنید. در برهان خلف، حداقل یکی از این دستهها خانهی انتخابی نخواهد داشت.
پاسخ
گزینهی ۲ درست است.
همانند روش قبل باید حداقل قبیله را انتخاب (ایمن) کنیم که هر قبیلهای با حداقل یکی از آنها همسایه باشد.
در صورتی که قبیلهها با شمارهی ۴ را انتخاب کنیم شرایط مسئله برآورده میشود. اثبات میکنیم با کمتر از ۶ قبیله نمیتوان به هدف رسید:
برهان خلف. فرض کنید که با انتخاب ۵ قبیله بتوان به مقصود سوال رسید. قبیلهها را مانند زیر تقسیمبندی کنید. طبق اصل لانهی کبوتری از یک بخش قبیلهای انتخاب نمیشود (مثلا بخش بالا چپ). در نتیجه باید خانهی $A$ و یکی از قبیلههای مجاورش ($B$ یا $C$) را انتخاب نمود. به همین صورت باید یکی از قبیلههای $D$ یا $E$ نیز انتخاب شود (که در هر صورت $D$ انتخاب بهتری خواهد بود) همچنین یکی از همسایههای آن نیز باید انتخاب شود که در هر حال $F$ انتخاب بهتری خواهد بود. در نتیجه در ادامه با انتخاب یک قبیلهی دیگر نمیتوان شرایط را برآورده کرد. پس حداقل انتخاب ۶ قبیله لازم است.
در نتیجه حداکثر تعداد قبیلههای تنها برابر ۱۲ خواهد بود.