■正多角形の辺と対角線(その4)

(問)平面をn本の線で分割する.その際,分割によってできる領域が最も多くなるようにする.最大分割領域数Snはいくつになるか,の答は

  Sn=1+(1+2+3+・・・+n)=1+n(n+1)/2=(n^2+n+2)/2

    =(n,0)+(n,1)+(n,2)

  S0=1,S1=2,S2=4,S3=7,・・・

(問)空間をn枚の平面で分割する.その際,分割によってできる領域が最も多くなるようにする.最大分割領域数Snはいくつになるか,の答は

  Sn=(n,0)+(n,1)+(n,2)+(n,3)=(n3+5n+6)/6

  S0=1,S1=2,S2=4,S3=8,S4=15,・・・

(問)m次元空間をn枚の超平面で分割する.その際,分割によってできる領域が最も多くなるようにする.最大分割領域数Snはいくつになるか,の答は

  Sn=(n,0)+(n,1)+(n,2)+(n,3)+・・・+(n,m)

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(問)球面をn個の大円で分割する.その際,どの3個も同一点で交わらないとすると,球の表面はn^2−n+2個の領域に分割される.

(証)2個の大円は2点で交わるから,n個の大円の交点数は

  2(n,2)=n^2−n

また,各交点の次数は4であるから,握手定理により,辺数は

  2(n^2−n)

よって,オイラーの公式から,領域の個数はn^2−n+2となる.

  S1=2,S2=4,S3=8,S4=14(四角形は6個),S5=22(三角形10個,四角形10個,五角形2個),・・・

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