Title

能否在边长 $2\sqrt2 +1$ 的正方形中放置 $17$ 个半径为 $\frac12$ 的圆,使得任意两个圆都外离?

Proof

答案是 不能

注意到,正方形的四个角落实际上是圆无法覆盖到的地方(画一下就知道什么意思了),因此考虑圆心的实际可出现范围,实际上是一个与原正方形中心重合,边长缩小为 $2\sqrt2$ 的小正方形。

我们将这个小正方形分解为 $16$ 个边长为 $\frac{\sqrt2}{2}$ 的方格,于是抽屉原理告诉我们,这 $17$ 个圆的圆心中必定有至少两个处于同一个方格中,而同一方格内两个点的距离上限是 $\frac{\sqrt2}{2} \times \sqrt2 =1$. 我们知道圆的半径是 $\frac12$, 因此这两个圆心所代表的圆无法外离。

命题得证。

Q.E.D.