Solução 1:
Note que e sabemos que
, logo
. Logo o quadrilátero é cíclico!
Solução 2:
Façamos um grafo G com vértices . Ligamos uma aresta entre os vértices
e
com a cor
Com , assim, usamos no máximo p cores nas arestas e temos
arestas. assim, alguma cor foi usada menos que
Assim, existe um subgrafo de
com \frac{p-1}2 arestas e
, vamos provar que esse grafo tem pelo menos
componentes conexas:
Como uma componente conexa é pelo menos uma árvore número de arestas de cada componente conexa
número de vértices de cada componente
, assim,
, assim, existe uma cor com pelo menos
restos distintos, como queríamos.
Solução 3:
Veja que, para todo tal que
. Assim, seja
, onde
. Veja que o grau de
é no máximo
e que o conjunto
sabemos que são eventualmente monótonos, se que não é constante (
). Logo,
Veja que isso é um polinômio de grau em função de
, que sempre é menor que um polinômio de grau menor que
Assim, é constante
. é fácil provar que isso só vai funcionar quando