■直線による円分割(その1)

(問)1つの円をn本の弦で分割する.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?

 実はこの問題は

(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

と等価になる.

  Sn=(n,0)+(n,1)+(n,2)=(n^2+n+2)/2

(問)1つの球をn個の面で分割する.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.最大分割領域数はいくつになるか?

 この問題も

(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

に等価で,答は

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

 新しくナイフを入れて増加する3次元領域の数は,新しい平面上にそれがそれまでの平面と交わってできる2次元領域の数に等しいからである.

 立方体にナイフを6回入れる場合は27個の小さい立方体を作ることができるが,形にこだわらなければ最大42個の断片にできるというわけである.

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