变态公式之如何算出圆的内部被切割成几块?

来来来

赶紧拿纸笔出来一起算

一个单位圆圆周上均匀分布 n 个点,互相连接,这个圆的内部会被分割为多少块?

答案高能预警:

来,我们来找规律,大家拿出纸和笔。

前三个很简单,1,2,4,所以猜测

醒醒,n 条直线划分最多区域才 

所以 an 增速不会超过 

接下来四五六,借助对称性不难数出 8,16,30

我就说不可能是指数增长

讲道理,这种题一般都是多项式,直接拟合四次多项式即可

>>来人,放拉格朗日

我大胆预测

然而,见http://oeis.org/A006533

警告,这不是小学找规律

>>我上面在扯淡...
>>因为不能只有我被坑, 要坑大家一起坑...
PS:我找了好半天规律, GG

这是个世界难题级的找规律,直到1998年才被完全解决

其中 ,脉冲函数δ的变种。

>>是谁给了我找规律的勇气??????

WTF, Are you kidding ...... killing me???

这个问题可以发一篇 arXiv:https://arxiv.org/pdf/math/9508209v3.pdf

好像同时要用到图论,群论,数论,域论,组合论,GG...


试着概括一下就是:

  • 1.奇数时,结论显然

接下来找偶数的修正项

  • 2.把划分看成一个图,那么有

问题转化为计算边和点

  • 3.然后举了个例子,证了一个几何学的引理

因为点均分圆(单位根),所以坐标和就是0。

然后用欧拉公式展开,使用换元:

关系就能写成:

  • 4.然后考虑了一下单位根的性质

把上面的关系带进去

接下来用了点群论和域论

用群论约化了一下对称关系,然后用域论找了下扩张塔

最后得出了表示关系:

  • 5.然后开始分类讨论这个关系,解出来一整页...

  • 6.然后用数论得到了一个重要引理

哇,只要计算这些就行啦,赶紧算一下吧!

  • 7.然后用组合论把这些关系耦合起来...

然后用欧拉公式装回去...

变成一开始那个变态公式...

各位模友,晚安好梦!

本文由超级数学建模编辑整理

资料来源于酱紫君(知乎)

https://www.zhihu.com/question/67970620/answer/259170402

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