Рассмотрим граф, в котором города — вершины, а авиалинии — рёбра. Рассмотрим подграф из вершин с наибольшим количеством рёбер и подграф из оставшихся вершин.

Пусть вершина из подграфа соединена с наименьшим количеством вершин в этом подграфе ( вершин). Предположим, что в подграфе имеется вершина , которая соединена с хотя бы вершиной из подграфа . В таком случае вершину можно переместить в подграф вместо вершины и в нём будет больше авиалиний, что противоречит выбору подграфа . Следовательно, любая вершина из подграфа связана не более чем с вершинами из подграфа .

Значит, между этими подграфами не более рёбер. Внутри же каждого из этих подграфов не более рёбер. Значит, всего в графе не более

Как известно, — это наименьшая степень вершины в подграфе . Значит, в не менее рёбер. С другой стороны, в этом подграфе не более рёбер, откуда . Теперь мы можем оценить количество рёбер в графе: .

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Приведём пример на рёбер. Разбиваем города на групп по городов. Внутри групп между городами авиалиний нет, а между городами из разных групп — есть.

Пусть выбрано городов так, что из них город из первой группы, из второй, , — из -й. Тогда количество пар, не соединённых авиалиниями, будет не менее

по неравенству между средним квадратическим и средним арифметическим

Мы показали, что для произвольного подграфа в примере выполняется условие задачи.