圆上有 n 个点,两两之间连线后,最多可以把整个圆分成多少块

如题所述

第1个回答  2018-08-12
如果从圆入手的话,那么这个第n个数的问题就变成了:在圆上任取n个点,将这些点两两连接,这些直线会将圆分割成几部分?
让我们从简单的入手 ,我们知道点和直线把圆切割成了不同部分。那么我们就从圆的点和直线入手吧。
现在,我们把问题进一步转化成了圆上有多少条直线与有多少个点
在有多少条直线的问题中,每条线对应着两个点,两个点对应着一条直线。
设圆上有n个点,那么就有(n-1)个点与之相连,这就好比就好比每个队要相互比赛,第一个队是n,第二个队是(n-1)。那么这就变成了一个单循环问题。计算公式为
n(n-1)/2
用集合表示:C(n,2)(n取2)
现在到点的数量了,我们知道,两条直线相交形成一个交点,但很多直线的交点都不在圆内。因此,我们可以用
圆内接四边形来解决,即圆内每个交点都是由圆上的点组成的四边形组成。如图所示:也就是说,交点数量就是圆内圆内接四边形的数量(n-1)(n-2)(n-3)
与求直线数量类似的,原理基本相同:设圆上有n个点,乘(n-1)(n-2)(n-3),再除以所有重复项,就会得到这样一个公式:
n(n-1)(n-2)(n-3)/1*2*3*4

n(n-1)(n-2)(n-3)/24
用集合表示::C(n,4)
那么现在我们回到我们原本的问 题 圆被分割的部分上,我们需要找到一个包含线,点,面的公式,比如:
欧拉公式

V-E+F=2(V:图中顶点数量,E:边的数量,F:图中分割区域的数量+外围数量(圆外面平面的数量)
不过,这个公式只适用于边不相交的图,因此,不能够直接套用该公式
我们也可以把交点看成顶点,相交的直线被顶点切割成了几小段,再加上圆上的顶点分割成的弦,就是E了
顶点数量就是圆上顶点 n 加上(n,4)个交点。我们先把公式变形,得:
F=E-V+2
将定点数量n+(n,4)代入V,得:
F=E-n-(n,4)+2
现在我们计算边的数量,每增加一个点等于增加两条边,每个交点将两条边分割成四份。例如
四条线交于三个点,直线会被分割成4+2*3=10(段)
在圆上,有n(n-1)/2条直线相交于 n(n-1)(n-2)(n-3)/24个点,或者说有C(n,2)条直线相交于C(n,4)个点,即
被分割成
n(n-1)/2+ 2n(n-1)(n-2)(n-3)/24段或C(n,2)+2C(n,4)段
加上n条作为边的弦::
C(n,2)+2C(n,4)+n
将C(n,2)+2C(n,4)+n代入公式,得
F=E-n-(n,4)+2=-C(n,2)+2C(n,4)+n-n-(n,4)+2
化简,得
F=2+(n,2)+(n,4)
再减去圆外围平面1,得
F=1+(n,2)+(n,4)

n^4-6n^3+23n^2-18n+24