Description
一个正nnn边形任意两点之间连边,问这些边把多边形分成的区域数量
Input
一个整数n(3≤n≤109)n(3\le n\le 10^9)n(3≤n≤109)
Output
输出交点个数,结果模109+710^9+7109+7
Sample Input
3
Sample Output
1
Solution
由欧拉公式F=E−V+2F=E-V+2F=E−V+2,多边形内部的一个交点必然由两条经过不同顶点的直线相交,故多边形内部顶点有Cn4C_n^4Cn4个,之后考虑多边形内部边数,将多边形内部这Cn2−nC_n^2-nCn2−n条边无限延长,这些边会有Cn4+nC_n^4+nCn4+n个交点,每个交点会让两条边被分成两部分,那么最后这Cn−12C_{n-1}^2Cn−12边会被分成Cn2−n+2(Cn4+n)C_n^2-n+2(C_n^4+n)Cn2−n+2(Cn4+n)部分,此时再去除处于多边形外部的2n2n2n部分,故多边形内部的边被分成了2Cn4+Cn2−n2C_n^4+C_n^2-n2Cn4+Cn2−n个线段,由欧拉公式,整个平面区域被分成了2Cn4+Cn2−n+n−(Cn4+n)+2=Cn4+Cn2−(n−1)+1=Cn4+Cn−12+12C_n^4+C_n^2-n+n-(C_n^4+n)+2=C_n^4+C_n^2-(n-1)+1=C_n^4+C_{n-1}^2+12Cn4+Cn2−n+n−(Cn4+n)+2=Cn4+Cn2−(n−1)+1=Cn4+Cn−12+1,取出多边形外部的一个区域得到多边形内部的区域个数为Cn4+Cn−12C_n^4+C_{n-1}^2Cn4+Cn−12
Code
#include<cstdio>
using namespace std;
typedef long long ll;
#define mod 1000000007
int mul(int x,int y)
{
ll z=1ll*x*y;
return z-z/mod*mod;
}
int add(int x,int y)
{
x+=y;
if(x>=mod)x-=mod;
return x;
}
int Pow(int x,int y)
{
int ans=1;
while(y)
{
if(y&1)ans=mul(ans,x);
x=mul(x,x);
y>>=1;
}
return ans;
}
int main()
{
int n;
while(~scanf("%d",&n))
{
int ans=mul(mul(mul(n,n-1),mul(n-2,n-3)),Pow(24,mod-2));
ans=add(ans,(ll)(n-1)*(n-2)/2%mod);
printf("%d\n",ans);
}
return 0;
}