题目内容

【题目】一个正方形被剖分为4个正方形,剖分图的边数为12.若一个正方形被剖分为2005个凸多边形,试求剖分图中边数的最大值.

【答案】正方形剖分为2005个凸多边形时,边的最大值为6016.

【解析】

由欧拉定理可知,简单多面体的顶点数、面数、棱数有如下关系:.

由欧拉定理容易看出,若一个凸多边形被剖分为个凸多边形,则剖分图中的顶点数、多边形数、边数满足

.

下面在一般的情况下,即正方形被剖分为个凸多边形时,求剖分图中边数的最大值.设剖分图中的顶点数为、多边形数为、边数为.

(1)先求边数的上界.

设原正方形的4个顶点是.若凸多边形的顶点,则易知

(这里用表示过顶点的边数).

.

注意到这样的顶点个,于是,有个上面的不等式.将它们相加求和,并注意到除去正方形四边的每条边恰是两个凸多边形的边,有

.

.

因为.

.

由式①有

.

将式②代入式③,并整理得

,即.

(2)构造例子,使边数.

如图,过正方形的一边相继作条邻边的平行线,正方形被剖分为个矩形,易知,边数

.

综上所述,剖分图中边数的最大值为.

所以,正方形剖分为2005个凸多边形时,边的最大值为6016.

练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网