Назовем множество девочек , а множество мальчиков --
. Социальную группу назовем примитивной, если удаление любого мальчика из нее сделает группу не социальной. Тем самым, всякая социальная группа порождена некоторой примитивной. Пусть
-- число продолжений примитивной социальной группы
. Ясно, что
, поскольку объединение любого подмножества с социальной группой дает социальную группу. Количество социальных групп тем самым равно
, где
-- число продолжений социальной группы
. В самом деле, когда мы считаем число продолжений, мы не должны забывать, что у двух примитивных социальных групп может быть одинаковое продолжение. Если продолжения групп
и
совпадают, то они обязательно содержат
. Договоримся называть пустое множество примитивной социальной группой. Тогда если в первой сумме
для некоторого
, то перенесем это значение (без ущерба для четности) во вторую сумму, считая эту величину числом продолжений группы
. Имеем тогда: первая сумма есть четное число, а слагаемое во второй сумме является нечетным тогда и только тогда, когда
.
Утверждение: число пар примитивных множеств и
таких, что
имеет ту же четность, что и количество пар аналогичных множеств для
.
Доказательство: в качестве доказательства можно посмотреть на иллюстрацию, где, например, и
-- социальные. Теперь построим естественное соответствие. Из каждой вершины отметим ненулевое количество красных и синих ребер (иногда одно ребро красится двумя цветами). Тогда "образы" точек под действием красных ребер дадут социальную группу, скажем,
, а под действием синих --
(причем
). Теперь сотрем цвета и сделаем аналогичную раскраску, но для множества
(то есть для ребер, исходящих из множества мальчиков). Здесь уже будет гарантироваться, что объединение социальных групп в множестве девочек будет давать
. Количество таких раскрасок -- четное число (в вершинах степени не меньше
число вариантов четно; случай, когда таких нет рассмотрим отдельно), а потому общее число пар четно. Симметрично рассматривается количество пар в
. Ключевое здесь то, что оба множества покрывают друг друга ребрами.
Если все степени вершин равны (например, в
), то имеется единственный случай: когда берется объединение
и пустого множества. Но ребра из
накрывают
(поскольку ребер нулевой степени нет), а потому и в
есть такая пара. ∵
Получили, что четность совпадает в обоих множествах, а значит, совпадает и четность всей суммы.
прощения, что так мудрено. Если что, отвечу на вопросы.