В футбольном турнире участвовало 10 команд, каждая из которых с каждой из остальных сыграла по одному матчу. По окончании турнира выяснилось, что для любой тройки команд найдутся две команды из этой тройки, набравших равное число очков в играх с командами из этой тройки. Доказать, что все команды можно разбить не более, чем на три подгруппы таких, что любые две команды из одной подгруппы сыграли между собой вничью. За выигрыш в футболе команда получает 3 очка, за ничью — 1 очко и за проигрыш — 0 очков.
1. Сначала выясним, как могли сыграть три команды между собой с соблюдением условий задачи. Если внутри тройки не было ничьих, единственным подходящим вариантом будет (Т1), когда каждая проиграла и выиграла по одному матчу, у всех по 3 очка. Если ничья была ровно одна, то сделавшие её команды либо обе выиграли у третьей (Т2: 4,4 и 0 очков), либо обе проиграли третьей (Т3: 1,1 и 6 очков). Случай ровно с двумя ничьими невозможен. Подходит и вариант с тремя ничьими (Т4): все набирают по 2 очка.
2. Из пункта 1 следует, что: а) Если две А и Б команды сыграли между собой вничью, то результаты матчей любой другой команды с А и с Б одинаковы. б) Если команда сыграла с командами А и Б с одинаковым результатом, то А и Б сыграли между собой вничью.
3. Докажем, что в турнире была хотя бы одна ничья. В противном случае, всего имеем 45 побед во всех матчах, значит, найдётся команда А, выигравшая не меньше 5 матчей. Рассмотрим команды Б и В, проигравшие А, очевидно, что тройка А, Б, В не удовлетворяет условию задачи.
4. Обозначим какие-нибудь команды, сыгравшие между собой вничью, за А и Б. В первую подгруппу включим все команды, сыгравшие с А и Б вничью, во вторую все команды, выигравшие у А и Б, в третью — все команды, проигравшие А и Б. Из пункта 2.б) следует, что в пределах каждой подгруппы все команды сыграли между собой вничью.