在正2004边形A1A2…A2004各顶点上随意填上1,2,…501中的一个数.试证明:一定存在四个顶点满足如下条件:
(1)这四个顶点构成的四边形为矩形;
(2)此四边形相对两顶点所填数之和相等.
证明:(1)由题意知,顶点A1与Ai=1002为一组关于中心对称的点,其中i=1,2,…1002.
则2004个顶点可分为1002组,
顺次连接每两组的顶点,均可得到一个四边形,
由于对角线互相平分且相等,
所以,得到的四边形是矩形.
(2)由题意,设在顶点A1上所填的数为a1,则
2≤a1+ai=1002≤501×2,
即2到1002共有1001个不同的数,
又1002组有1002个数,由抽屉原则知,至少有两组顶点所填数之和相等,
则此两组顶点即为所求的四个顶点.