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多边形对角线交点图


PolygonDiagonalIntersectionGraph

考虑通过在一个具有 n 个顶点的正多边形中绘制每条对角线而获得的平面图形。如果每个交点都与一个节点相关联,并且对角线在每个交点处被分割以形成与边相关联的线段,则由此产生的图形是一个平面图,这里称为多边形对角线交点图,并表示为 R_n

对于 n=1, 2, ..., 顶点计数 v_n of R_n 为 1, 2, 3, 5, 10, 19, 42, 57, 135, 171, ... (OEIS A007569),它们由以下有限和给出

 delta_m(n)={1   if n=0 (mod m); 0   otherwise.
(1)

乘以 n 的多项式,其中 m=2, 4, 6, 12, 18, 24, 30, 42, 60, 84, 90, 120 和 210 (Poonen 和 Rubinstein 1998)。

对于 n=1, 2, ..., 边计数 e_n of R_n 为 0, 1, 3, 8, 20, 42, 91, 136, 288, ... (OEIS A135565),它们再次由多项式乘以 delta_m(n) 的有限和给出。

类似地,对于 n=1, 2, ..., 多边形被划分成的区域数量 f_n 由 1, 4, 11, 24, 50, 80, 154, 220, 375, ... (OEIS A007678) 给出,其中第 n 项由以下闭合形式给出

 f_n=1/(24)(n^4-6n^3+23n^2-42n+24)+1/(48)(-5n^3+42n^2-40n-48)delta_2(n)-3/4ndelta_4(n)+1/(12)(-53n^2+310n)delta_6(n)+(49)/2ndelta_(12)(n)+32ndelta_(18)(n)+19ndelta_(24)(n)-36ndelta_(30)(n)-50ndelta_(42)(n)-190ndelta_(60)(n)-78ndelta_(84)(n)-48ndelta_(90)(n)-78ndelta_(120)(n)-48ndelta_(210)(n).
(2)

对于 n 为奇数,除了第一项之外的所有项都消失了,因此区域的数量由下式给出

 f_n=1/(24)(n^4-6n^3+23n^2-42n+24).
(3)

多边形对角线交点图的预计算属性在 Wolfram Language 中实现为GraphData[{"DiagonalIntersection", n}].


另请参阅

完全图, 欧拉多边形分割问题, 多边形对角线, 正多边形, 正多边形对角线分割

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参考文献

Dan. "Regular n-Gon With Diagonals: Bounds on Area of Largest Cell?" Dec. 17, 2022. https://mathoverflow.net/q/436753.Griffiths, M. "Counting the Regions in a Regular Drawing of K_(n,n)." J. Int. Seq. 13, No. 10.8.5, 2010. https://cs.uwaterloo.ca/journals/JIS/VOL13/Griffiths2/griffiths.html.Meeus, J. Wiskunde Post (Belgium) 10, 62-63, 1972.Pickover, C. A. "The Beauty of Polygon Slicing." Ch. 58 in The Mathematics of Oz: Mental Gymnastics from Beyond the Edge. New York: Cambridge University Press, pp. 132-134 and 314, 2002.Poonen, B. and Rubinstein, M. "Number of Intersection Points Made by the Diagonals of a Regular Polygon." SIAM J. Disc. Math. 11, 135-156, 1998.Sloane, N. J. A. Sequences A007678, A007569/M0724, and A135565 in "The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences."

请引用为

Weisstein, Eric W. "多边形对角线交点图。" 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/PolygonDiagonalIntersectionGraph.html

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