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欧拉多边形分割问题

王朝知道·作者佚名  2009-08-03
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分類: 教育/學業/考試
 
問題描述:

设有一个正凸n边形,可以用n-3条不相交的对角线将n边形分成n-2个互相没有重叠的三角形,问n边形有多少种分法?

我已经看过网上的答案和我们老师给的教案了(见附件),但是老师的教案有一点问题(这点不用质疑),网上的答案最后少了几步。如果有满意的答案我还会追加奖励。

附件如下:

设有一个正凸n边形,可以用n-3条不相交的对角线将n边形分成n-2个互相没有重叠的三角形, 例如n=5,共有图2_1所示的5种方法。

对任意给定的一个n边形,任意选定一条边,则该边必是某一组成分割的三角形的一边,它的两个端点也是该三角形的两个端点,另一个端点可以来自于另外n-2个顶点,这个三角形将n边形分成二个多边形,图2_2是选定底边时的情况。

根据加法原理和乘法原理有:

Hn=Hn-1+H3Hn-2+……+Hn-2H3+Hn-1 (1)

另外任取一条对角线Pij,将n边形一分为二,二部分分别为多边形,它们的边数之和为n+2,从一个顶点出发的n-3条对角线形成的n边形分割数为:H3Hn-1+H4Hn-2+……+Hn-2H4+Hn-1H3,从n个顶点出发的n(n-3)条对角线形成的n边形分割数为n(H3Hn-1+H4Hn-2+……+Hn-2H4+Hn-1H3),由于一条对角线有两个端点,所以在上面的统计中,每条对角线出现了两遍,从所有的对角线出发形成的n边形分割数为:n(H3Hn-1+H4Hn-2+……+Hn-2H4+Hn-1H3)/2。

任何一个分割是由n-3条对角线组成的,每个分割在上式中被重复统计了n-3遍,所以:

(n-3)Hn=n(H3Hn-1+H4Hn-2+……+Hn-2H4+Hn-1H3)/2 (2)

将(1)式写成n+1的情况有:

Hn+1=Hn+H3Hn-1+……+Hn-1H3+Hn=(2+2(n-3)/n)Hn=((4n-6)/n)Hn

Catalan数的计算公式:

Hn+1=C(2n-2,n-1)/n (n=1,2,3,...)

就是Hn+1=C(2n-2,n-1)/n (n=1,2,3,...)我无法理解,希望能够解释一下,谢谢。

參考答案:

其实Cn-2可以通过前面的推出来的。

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