Title

在面积为 $3$ 的区域内放 $6$ 个面积为 $1$ 的图形,试证:必有两个图形的交集不小于 $\frac15$.

Proof

由容斥原理配合放缩我们可以知道,这些图形重叠部分的面积 $S_c$ 不大于两两图形重叠面积之和 $S_d$

另外,由于面积为 $3$ 的区域容纳了总面积为 $6$ 的图形,因此我们可以得知,$6-3 =3 \leq S_c$, 从而 $S_d \geq 3$.

$6$ 个图形的重叠部分数目最多为 $\binom{6}{2}=15$, 因此即使考虑极端情形,也必有两个图形的交集不小于 $\frac{3}{15}=\frac15$.

Q.E.D.