◆東京都 みなみけんいち さんからの解答。
(1)n=2のとき
明らかにどちらかの点からもう一方へ直接移動できる経路が存在する。
(2)n=kのとき
ある点Pからすべての点へ直接、または1点の経由で移動できるとする。
ここに新たに点Qを加えたものを考える。
(2−1)
PからQへの経路があるとき
仮定からPからQ以外のすべての点へ直接、または1点の経由で移動でき、また、PからQへは直接移動できるので、Pからすべての点へ直接、または1点の経由で移動できる。
(2−2)
PからQへの経路がないとき
(2−2−1)
Pから移動できる点RからQへの経路があるとする。
仮定からPからQ以外のすべての点へ直接、または1点の経由で移動でき、また、PからQへはRを経由して移動できるので、Pからすべての点へ直接、または1点の経由で移動できる。
(2−2−2)
Pから直接移動できる点からQへの経路がないとする。
Pから直接移動できる点からQへの経路が存在しない、つまり、Pから移動できる点へはQからの経路が存在する。
また、(2−2)の仮定より、PからQへ移動できないので、QからPへの経路が存在する。
よって、QからPへは直接の経路、Pから直接移動できた点へはQからの直接の経路、Pから1点の経由で移動できた点へは、同じく1点の経由で移動できる。
つまり、Qからすべての点へ直接、または1点の経由で移動できる。
以上よりn=kのときにすべての点へ直接、または1点の経由で移動できる点が存在すれば、n=k+1のときにも、すべての点へ直接、または1点の経由で移動できる点が存在する。
(1)&(2)より、nが2以上の整数のとき、ある点が存在して、すべての点へ直接、または1点の経由で移動できる。
◆出題者のコメント。
解答ありがとうございます。
みごとな証明だと思います。
数学的帰納法で示すには、格好な問題でしたね。