Mỗi điểm trên mặt phẳng được tô bởi ba màu xanh, đỏ, vàng. Chứng minh rằng tồn tại một đoạn thẳng có 2 đầu mút có cùng màu và khoảng cách giữa chúng bằng 1.

Mỗi điểm trên mặt phẳng được tô bởi ba màu xanh, đỏ, vàng. Chứng minh rằng tồn tại một đoạn thẳng có 2 đầu mút có cùng màu và khoảng cách giữa chúng bằng 1.

Dựng $\left(O;\sqrt{3}\right)$ , P là một điểm thuộc $\left(O;\sqrt{3}\right)$

  . Dựng hình thoi OPAB có đường chéo OP, cạnh là 1.

Gọi I là giao điểm của hai đường chéo, ta có:

OI = $\frac{\sqrt{3}}{2}$

⇒ AI² = AO² – OI² = 1 – ${\left(\frac{\sqrt{3}}{2}\right)}^2$  = $\frac{1}{4}$ .

⇒ AI = $\frac{1}{2}$ ⇒ AB = 1.

Vậy tam giác AOB đều có cạnh bằng 1.

Giả sử ngược lại, mọi cặp hai điểm có khoảng cách giữa chúng bằng 1 mà đều được tô bằng hai màu khác nhau.

Không mất tính tổng quát, ta giả sử điểm O được tô bằng màu xanh, điểm A được tô màu đỏ và điểm B tô màu vàng.

Bởi vì PA = PB = 1 nên P phải được tô màu xanh.

Với cách lập luận như vậy ta suy ra, tất cả các điểm trên đường tròn  $\left(O;\sqrt{3}\right)$đều được tô cùng một màu xanh. Mặt khác dễ dàng tìm được trên $\left(O;\sqrt{3}\right)$hai điểm mà khoảng cách giữa chúng bằng 1, nên theo giả sử chúng được tô bằng hai màu khác nhau. Vô lý.
Điều vô lý đó chứng tỏ có hai điểm được tô cùng một màu mà khoảng cách giữa chúng bằng 1.