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问题: 不重叠的三角形

在圆周上任意给定m个点,在圆内再选n个点,以这些点为顶点构成尽可能多的彼此不重叠的三角形,最多有多少个?

解答:


(1)若m=1,则在圆内再选2个点(与圆周上给定点不共线),才能构成第一个三角形,再在这个三角形“内”选一点,可形成3个彼此不重叠的三角形,即增加了2个三角形(注意,必须遵循“选在形内”原则,如果选在形外,那么四点有可能成为凸四边形,就不行了)。

以后按照“选在形内”原则(每次增加的点都在已经形成的某个三角形内)每增加一个点又可以增加2个三角形.

所以按这样的选法,在圆内再选n个点,最多有K=2n-3个彼此不重叠的三角形。

(2)若m=2,按同样的选法,在圆内再选n个点,最多有K=2n-1个彼此不重叠的三角形。

(3)若m=3,按同样的选法,在圆内再选n个点,最多有K=2n+1个彼此不重叠的三角形。

(4)若m>3,m个点已经形成了一个凸m边形,以这些点为顶点已经构成了m-2个彼此不重叠的三角形。
按同样的选法,在圆内再选n个点,又可以增加2n个三角形。
所以最多有K=(m-2)+2n个彼此不重叠的三角形。

因为三角形也是一种凸多边形,所以(3)和(4)完全可以合并讨论。