自交数
数学领域术语
闭折线边之间的交点个数,称为自交数,但计算自交数时,k条边相交的点算Ck2个,每条具体的闭折线Zn都有一个确定的自交数θ(Zn),但反之不然:对于一个给定的正整数k,可能有几个Zn,使θ(Zn)=k,也可能不存在这样的Zn。由此,θ(Zn)的最小值为0。在1992和1995年杨林和王方汉完成了寻求和证明θ(Zn)最大值的工作。
定义
闭折线边之间的交点称为自交点。自交点的个数称为自交数。
计算自交点,两边相交的算1个,三边相交的算3个,……,k边相交的算个,n边闭折线自交数记为。
自交数的最大值
如或1,在图1中,我们画出了分别具有自交数或5,或7的一个图形。
从中可以看出,0是的最小值(因多边形无自交点);的最大值是5,相应的图形是星形,而的图形没有画出;的最大值为7,相应的图形类似于6角星(但有两条双折边)。那么,的最大值是什么呢?
我们知道,n边闭折线每条边最多同其他条边相交(因同它自身和两邻边不会相交),因此自交点最多有个,就是必有
当n为奇数时,可以达到;
当n为偶数时,最大值为。
定理1 n边闭折线的最大自交数
证明:事实上,当时,只需构造以正n边形最长的对角线为边的正n角星即可,如图2,在两侧,各有正n边形的个顶点:对来说,其右侧还多了一个顶点这样,就可以连出对最长的对角线(每条同有一个交点):。因此,共有个交点,考虑所有对角线(总共条)又每个交点算了两次,因此,交点总数是
对,可用如图3所示的闭折线(图中以n=10和12为例),它顶点排列是很有规律的:奇数顶点在上,偶数顶点在下;“星形”是中心对称的。它有两条对折边和各与条对角线相交;其余条单折边各与条对角线相交,而每个交点都被算了两次,因而交点的总个数为
综合(2)、(3),即得(1)。
如应用调节号把(1)的两式合并,即得:
定理2 n边闭折线的最大自交数
参考资料
最新修订时间:2022-08-25 15:17
目录
概述
定义
自交数的最大值
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