در کلاسی ۲۰۰ دانشآموز وجود دارد. هر دانشآموز از این کلاس با دقیقا یکی دیگر از دانشآموزان کلاس دوست است. رابطهی دوستی دوطرفه است، یعنی اگر فرد $a$ دوست فرد $b$ باشد، آنگاه فرد $b$ نیز دوست فرد $a$ است. معلم این کلاس برای آشنا شدن با دانشآموزان خود هر بار دو نفر از دانشآموزان را انتخاب میکند و از آنها میپرسد که آیا با یکدیگر دوست هستند یا خیر. معلم کلاس با حداقل چند سوال میتواند رابطههای دوستی در کلاس را به طور کامل کشف کند؟
راهنمایی
اگر 2n دانش آموز داشته باشیم و معلم بخواهد دوست نفر اول را بیابد می تواند با 2n-2 پرسش اینکار را انجام دهد
پاسخ
گزینهی ۳ درست است.
اگر $2n$ دانشآموز داشته باشیم ($n$ زوج رابطهی دوستی)، آنگاه جواب $n(n-1)$ میشود. برای به دست آوردن رابطهها بعد از این تعداد حرکت معلم باید با پرسیدن یک فرد با $2n-2$ دوست او را بیابد (یا یکی از آن $2n-2$ فرد دوست اوست یا فرد باقیمانده) و بقیهی $n-1$ جفت را بصورت بازگشتی بیابد. برای اثبات بهینگی هم فرض کنید جوابها تا زمانی که ممکن است منفی باشد. آن گاه هرگاه معلم جواب را بیابد، به ازای هر دو جفت دوستی باید دو سوال پرسیده باشد وگرنه راه دیگری برای جفت کردن دانش آموزان وجود دارد از تعداد جفت ها در $n$ تا و تعداد حالت های انتخاب ۲ تا از آنها $n(n-1)/2$ است که با توجه به ضربدر نهایی حداقل $n(n-1)$ پرسش لازم است.