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阶梯多边形


StaircasePolygon

将最小外接矩形定义为包含给定格多边形的最小矩形。如果格多边形的周长等于其最小外接矩形的周长,则称其为凸多边形。(请注意,“凸”格多边形不一定是在通常意义上的凸多边形。)阶梯多边形则被定义为包含其外接矩形的两个对角的凸多边形 (Bousquet-Mélou 等人,1999)。

计算宽度为 m 的多边形的面积生成函数 H_m(y,q),对于宽度为 4 的阶梯多边形,由下式给出

 H_4(q)=(q^4(1+2q+4q^2+6q^3+7q^4+6q^5+4q^6+2q^7+q^8))/((1-q)^2(1-q^2)^2(1-q^3)^2(1-q^4)),
(1)

其满足

 H_4(1/q)=-H_4(q)
(2)

(Bousquet-Mélou 1992,Bousquet-Mélou 等人,1999)。各向异性面积和周长生成函数 G(x,y,q) 和偏生成函数 H_m(y,q),通过下式连接

 G(x,y,q)=sum_(m>=1)H_m(y,q)x^m,
(3)

满足自反性和反演关系

 H_m(1/y,1/q)=-y^(m-1)H_m(y,q)
(4)

对于 m>=2

 G(x,y,q)+yG(x/y,1/y,1/q)=-x
(5)

(Bousquet-Mélou 等人,1999)。

具有阶梯孔的阶梯多边形的各向异性面积和周长生成函数 G(x,y,q) 满足 形式为 的反演关系

 G(x,y,q)+y^2G(x/y,1/y,1/q)
(6)

(Bousquet-Mélou 等人,1999)。

Knuth (2022) 考虑了将所有具有给定半周长的阶梯多边形打包到一个正方形中。


另请参阅

凸多连方, 自避多边形, 阶梯行走

使用 Wolfram|Alpha 探索

参考文献

Bousquet-Mélou, M. "凸多连方和线段堆。" 物理学杂志 A:数学与通论 25, 1925-1934, 1992.Bousquet-Mélou, M.; Guttmann, A. J.; Orrick, W. P.; and Rechnitzer, A. "反演关系、互反性和多连方。" 2009年8月23日. http://arxiv.org/abs/math.CO/9908123.Knuth, D. E. Exercise 7.2.2.1-303 in 计算机程序设计艺术,第 4B 卷:组合算法,第 2 部分。 纽约: Addison-Wesley, 2022.

在 Wolfram|Alpha 中被引用

阶梯多边形

请引用为

Weisstein, Eric W. “阶梯多边形。” 来自 MathWorld——Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/StaircasePolygon.html

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