(1) n條直線最多分平面問(wèn)題
題目大致如:n條直線,最多可以把平面分為多少個(gè)區(qū)域。
析:可能你以前就見過(guò)這題目,這充其量是一道初中的思考題。但一個(gè)類型的題目還是從簡(jiǎn)單的入手,才容易發(fā)現(xiàn)規(guī)律。當(dāng)有n-1條直線時(shí),平面最多被分成了f(n-1)個(gè)區(qū)域。則第n條直線要是切成的區(qū)域數(shù)最多,就必須與每條直線相交且不能有同一交點(diǎn)。 這樣就會(huì)得到n-1個(gè)交點(diǎn)。這些交點(diǎn)將第n條直線分為2條射線和n-2條線斷。而每條射線和線斷將以有的區(qū)域一分為二。這樣就多出了2+(n-2)個(gè)區(qū)域。
故:f(n)=f(n-1)+n
=f(n-2)+(n-1)+n
……
=f(1)+1+2+……+n
=n(n+1)/2+1
(2) 折線分平面(hdu2050)
根據(jù)直線分平面可知,由交點(diǎn)決定了射線和線段的條數(shù),進(jìn)而決定了新增的區(qū)域數(shù)。當(dāng)n-1條折線時(shí),區(qū)域數(shù)為f(n-1)。為了使增加的區(qū)域最多,則折線的兩邊的線段要和n-1條折線的邊,即2*(n-1)條線段相交。那么新增的線段數(shù)為4*(n-1),射線數(shù)為2。但要注意的是,折線本身相鄰的兩線段只能增加一個(gè)區(qū)域。
故:f(n)=f(n-1)+4(n-1)+2-1
=f(n-1)+4(n-1)+1
=f(n-2)+4(n-2)+4(n-1)+2
……
=f(1)+4+4*2+……+4(n-1)+(n-1)
=2n^2-n+1
(3) 封閉曲線分平面問(wèn)題
題目大致如設(shè)有n條封閉曲線畫在平面上,而任何兩條封閉曲線恰好相交于兩點(diǎn),且任何三條封閉曲線不相交于同一點(diǎn),問(wèn)這些封閉曲線把平面分割成的區(qū)域個(gè)數(shù)。
析:當(dāng)n-1個(gè)圓時(shí),區(qū)域數(shù)為f(n-1).那么第n個(gè)圓就必須與前n-1個(gè)圓相交,則第n個(gè)圓被分為2(n-1)段線段,增加了2(n-1)個(gè)區(qū)域。
故: f(n)=f(n-1)+2(n-1)
=f(1)+2+4+……+2(n-1)
=n^2-n+2
(4)平面分割空間問(wèn)題(hdu1290)
由二維的分割問(wèn)題可知,平面分割與線之間的交點(diǎn)有關(guān),即交點(diǎn)決定射線和線段的條數(shù),從而決定新增的區(qū)域數(shù)。試想在三維中則是否與平面的交線有關(guān)呢?當(dāng)有n-1個(gè)平面時(shí),分割的空間數(shù)為f(n-1)。要有最多的空間數(shù),則第n個(gè)平面需與前n-1個(gè)平面相交,且不能有共同的交線。即最多有n-1 條交線。而這n-1條交線把第n個(gè)平面最多分割成g(n-1)個(gè)區(qū)域。(g(n)為(1)中的直線分平面的個(gè)數(shù) )此平面將原有的空間一分為二,則最多增加g(n-1)個(gè)空間。
故:f=f(n-1)+g(n-1) ps:g(n)=n(n+1)/2+1
=f(n-2)+g(n-2)+g(n-1)
……
=f(1)+g(1)+g(2)+……+g(n-1)
=2+(1*2+2*3+3*4+……+(n-1)n)/2+(n-1)
=(1+2^2+3^2+4^2+……+n^2-1-2-3-……-n )/2+n+1
=(n^3+5n)/6+1