直线、V形线、Z形线划分平面问题

求n条线(直线、V形、Z形)划分平面可得到的最大平面数。

(1)直线划分平面:

当n=0时,f(0)=1;当n=1时,f(1)=2;当n=2时,f(2)=4,此时多了一个交点;当n=3时,f(3)=7,此时多了两个交点;……当划第n条线的时候,最优的情况一定是这条直线跟其他的直线均有交点,共n-1个交点,可贡献n个面,因此f(n)=f(n-1)+n。由这个递推公式可得到通项:f(n)=n(n+1)/2+1

《直线、V形线、Z形线划分平面问题》

(2)V形线划分平面:

V形线可看作两条直线,只不过在折点处抹去了两条射线。

《直线、V形线、Z形线划分平面问题》

《直线、V形线、Z形线划分平面问题》

 

如图,在n=1时,如果是两条直线,则有4个面,抹去两条射线后(虚线部分),只有两个平面,损失了两个平面。我们可以大胆假设一下,当有n条V形线时,结果是f(2n)-2n,并验证在n=2……结果也是成立的。因此可得通项:F(n)=2*(n^2)-n+1

注意:带入的f(n)公式是直线的情况下的,下面的也是。(也就是(1)里面的通项)

(3)Z形线划分平面(也可以说N形线)

当N形线的两条边平行时:

推导过程跟V形线相似,我们将其看成三条直线,抹去四条射线。然后考虑抹去的射线对平面的影响。

《直线、V形线、Z形线划分平面问题》

《直线、V形线、Z形线划分平面问题》

n=1时,抹去4条射线使平面减少了5个;n=2时,抹去8条射线使平面减少了10个……

或者考虑考虑两条Z形线的交点个数,如图在n=2时,两条Z形线最多有9个交点,因此可得ZZn=ZZn-1+9*n-8

通项为:F(n)=f(3n)-5n=3n(3n+1)/2-5n+1=(9*n*n-7*n)/2+1

当N形线的两条边不平行时:

通项为:F(n)=f(3n)-6n=3n(3n+1)/2-6n+1=(9*n*n-9*n)/2+1

题目:

CSU 2059

http://acm.csu.edu.cn:20080/csuoj/problemset/problem?pid=2059

HDU 2050

https://cn.vjudge.net/contest/280559#problem/G

 

    原文作者:Z字形编排问题
    原文地址: https://blog.csdn.net/xiji333/article/details/86601138
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