间不存在内部区域,则a、b必然相交于一条曲线,曲线端点为a、b。外部两条为曲线aab、abb将相邻区域a,b围成一个组合区域,视为x。
任意第三个区域c与a、b两两相邻,则必然与x相邻,同理c与x只相交于曲线a1b1,产生曲线的端点为a1,b1。
若a1、b1同时在aab或abb其中一条曲线上,则有两种情况:
1、区域c只与a,b其中一个区域相交
2、区域c与其中一个区域的组合区域包含另一个区域,与假设矛盾。
所以a1,b1必然分别在aab,abb两条曲线上,则区域c必将与x相交于曲线a1ab1或a1bb1,即相交曲线包含a或b点。
令a、b、c三个区域组成的组合区域为y。
任意区域d,与a、b、c三个区域两两相邻,如上图,则d必将与y相邻,由上述证明可知,则d与y的相交曲线必将至少包括a、a1、b1中的两点,无论是那两点,则d必将与a、b、c其中某两个区域包含第三个区域,即必将有一个区域成为内部区域,与假设矛盾。
即得出结论一,四个两两相邻的区域中至少有一个区域属于内部区域。
因为内部区域与外部区域无法相邻,所以不存在一个外部区域e,使得a、b、c、d、e五个区域两两相邻。(结论二)
假设,存在一个内部区域f,使得a、b、c、d、f五个区域两两相邻。
因为a、b、c、d、f中,至少有一个是外部区域。以a为例,a为外部区域,因为a与其他四个区域两两相邻,则a必然与四个区域分别相交于至少一条曲线。
若将a移除,则另外四个区域分别与a相交的曲线就与外界相通,即四个区域都变为外部区域,而四个区域又是两两相邻的,与结论一相悖。