在乙個平面內n條直線和1個圓最多能把乙個平面分成幾部分?

時間 2021-06-02 12:03:30

1樓:Lancewu

已知定理:在乙個圓內,有條直線,個「交點」,則圓被分為塊。(此定理對平面同樣成立)

定義一下「如何計算交點的數量」,即:兩線相交一點為,三線相交一點為,線相交一點為,只要碰到圓的都不算。

證明

假設圓內已經有很多條線,或者沒有,現在加上一條線。

從圓某一點開始延長一條線的過程中,每碰到一條線,就產生乙個交點,就把原來的區域分成了兩

塊,相當於增加了一塊,一直延長到碰到圓本身時,也會增加一塊,這一塊算入直線的數量。所以總塊數是1(初始塊數)加上總交點數量和總直線數量(後面一條

線一條線增加的塊數)=,嚴格點需要使用數學歸納法。

那麼如何利用以上定理和證明計算這題呢?

最直白的想法是分別計算圓內的塊數和圓外的塊數。

圓內塊數計算簡單,圓外塊數本質上可以把那個圓當成那碰到圓的條直線相交形成的「交點」,它貢獻的數量為,按照這條思路你可以輕鬆計算下去,得到的答案一樣是正確的。本來我是想詳細寫證明的,但是後來發現有更簡單的演算法。

先假設圖上沒有圓,那麼一共有塊(條直線,個「交點」)。

以下的交點數量指的是那條直線構造的整個圖形和圓的交點數量,換句話說,如果有至少乙個交點,那麼交點數量等價於被劃分的圓弧數量。

1.沒有交點

增加塊數

此時有塊.

2.有個交點,,那麼圓被分成段圓弧。通過一段段畫上圓弧,每段圓弧會把原來所處的那塊部分分成兩份,從而增加一塊數量。總共增加塊。

此時共有塊。

那麼最多時自然是當和最大時,

即1.條直線兩兩相交共個交點,任意兩個交點不能重合。

2.圓與每條直線有兩個交點,共個,任意兩個交點不能重合。

可以推到圓與直線的交點不能與直線之間的交點重合。

乙個保證這兩點的簡單方式就是畫乙個足夠大的圓包括所有的直線之間的交點,如下圖。

當然有交點不在圓內也是可以的,如下圖。

甚至所有交點都不在圓內也是可以的,如下圖。

都滿足上述兩點要求。

此時共有

塊。擴充套件一下:

上述證明沒有用到圓的任何特性,所以此結論(指)和證明過程對於把圓換成任何連續簡單封閉圖形(「簡單」指不與自己相交)都是成立的,比如四邊形,橢圓等等。

當然證明本身可以輕易推廣到非簡單圖形,如形(此時指的圖形被分的弧的數量,並且自身與自身的交點也要被計算來分段)。

再推廣到有多個連續封閉圖形和條直線的塊數。

差不多夠了。

在邊長為1的正方形中隨機取三個點,構成三角形的面積期望是多少? - Lancewu 的回答

在圓內能否用四條直線割成九塊面積相等的部分? - Lancewu 的回答

圓內能否用四條曲線割成九塊面積相等的部分? - Lancewu 的回答

2樓:鵪鶉

我懷疑是

更新:畫了一下圖,我似乎想複雜了。。。

第一條線能分成4份,之後第n條直線都會和圓相交2次,和其它n-1直線各相交一次,一共n+1交點,這條直線被這些交點分成n+2段,每一段增加一塊。

每次增加n+2,結果肯定是n的二次式,前三項4,8,13解一下就出來了。

原答案:把這個平面對映到乙個球上,這時候所有直線都變成圓了!

然後換乙個不在任何圓上的點作為無窮遠點,重新對映回平面。

所有的直線仍然是圓!

一共有n+1個圓,所以分成了塊!

然而,事情哪有那麼簡單

這裡有其中n個圓是共點的,因為它們曾經是直線,對映到球上必定經過無窮遠點。所以共點。

那麼n個圓共點一共會少多少塊呢?

n=2,沒影響。。。

n=3,少乙個

n=4,比n=3更少兩個,一共少三個。。。

我估摸著肯定是這個玩意:

兩個一減就出來了。

3樓:

.和n條直線的問題做法完全一樣.

首先n條直線把平面分成最多個部分.

圓被n條直線分成最多2n段圓弧, 於是至多增加2n個部分. 而且當圓和所有的直線都相交並且不通過直線的交點的時候的確是可以取到的.

任給正整數N,都能在平面上畫出乙個圓,使圓內整點個數為N嗎?

雪無心 我們暫且先解釋一下圓和整點的情況。注意到我們只需要在平面上找出乙個點,使得其到各個整點的距離兩兩不同,然後以這個點作一族同心圓即可。我們可以給出這樣子的點的例子,事實上我們取 1,sqrt 即可 驗證留作習題 實際上我們可以更進一步。給定平面上的可數點集 當然這個點集不能是稠密的,否則圓包進...

在乙個平面內,如何證明乙個大小一定的圓內部的點和外部的點一樣多?

學識不夠,上述答案都看不懂。如果乙個平面內,有乙個圓A,那麼在圓A外作乙個等圓B,那麼是否圓A圓B內部的點一樣多?如果把平面內雙圓以外的區域稱為C,那麼原題的意思是證明A的點和B C的點一樣多?換句話,B的點也和A C的點一樣多。說明C是沒有點的。可常識告訴我,除了特殊情況,乙個平面的點不應該為零。...

在乙個空間有內四條互不共面的直線,是否一定存在一條直線與它們都相交?

謎之槍兵X 未必。我找到乙個絕妙的反例,等我有繪圖工具再更新。突然想起我有GeoGebra。先上圖 圖中 大黑點A代表一條垂直於紙面 螢幕 的直線。黃線BC 紅線BD 藍線CD分別代表與紙面成45度角的直線,且互不相交 橙點B 綠點C 紫點D只是它們在紙面上投影的交點,並不是它們的真正交點。三個投影...