设 $A=\{1, 2, 3, \cdots, 25\}$,若某个集合由 $A$ 中的五个不同的元素组成,则称其为 $A$ 的一个 “五元集”,试证:至多可以有 $A$ 的 $30$ 个五元集,使得其中任意两个五元集的交集至多只有一个数.
假设这样的五元集不止 $30$ 个,也即至少有 $31$ 个五元集,使得其中任意两个五元集的交集至多只有一个元素;
这 $31$ 个集合一共出现了 $31 \times 5 =155$ 个·次 的元素,而 $A$ 只有 $25$ 个元素,从而必然有一个元素,出现了至少 $\lceil \frac{155}{25} \rceil=7$ 次;那么这个元素所在的 $7$ 个五元集除了该元素本身之外,两两之间再无相交元素,从而除了该元素外,它们必定包含另外 $4 \times 7 =28 > 24$ 个互异的元素,这与 $A$ 只有 $25$ 个元素矛盾.
从而命题得证.
Q.E.D.