直线分割平面问题(数学归纳法)

本文探讨了平面上n条直线(两两相交且无三线共点)将平面分割成的部分数量规律。通过实例推导出分割部分数的计算公式,并运用数学归纳法进行了证明。此外,还分析了每次新增直线时未受影响的区域数量。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

试问平面上 n 条彼此相交而无三者共点的直线能够把平面分割成多少部分?

我们先从简单的事实出发,设平面分为 Sn 部分,

  • n=1Sn=2
  • n=2Sn=4
  • n=3Sn=7
  • n=4Sn=11
  • n=5Sn=15

由观察发现:

S1=1+1S2=1+1+2S3=1+1+2+3

以此类推,便可猜想得到:

Sn=1+1+2++n=1+n(n+1)2

或者:

Sn=Sn1+n=S1+2+3++n=2+2+3++n=1+1+2++n=1+n(n+1)2

下面我们使用数学归纳法的思想进行证明,其实是证明在 Sn=1+n(n+1)2 成立的前提下,Sn+1 是否也符合这一等式,也即 Sn+1=1+(n+1)(n+2)2

这里,我们需要明白一个基本结论,如果当前有 n 条直线,新增加一条直线(第 n+1 条直线),可以多出来 n 个交点(新的直线和之前所有的直线都有交点),而多出来 n 个交点对应到可以多出 n+1 个平面(比如从两条线,又新增一条线时,新的线和两条线都相交,作用在三个区域上,对这三个区域切分,增加三个平面)。

也即:

Sn+1=Sn+(n+1)=1+(n+1)(n+2)2

如此建立的是一种递归证明

1. 举一反三

同样我们还可以这样问,每次切分不被改变的区域有多少个?

以下三元组中的每一个元素,分别表示,线段的个数,分割的区域数,以及未受到本次切分影响的区域

  • 1、2、0
  • 2、4、0
  • 3、7、4-3
  • 4、11、7-4

未受到影响的区域为:

Sn1n=1+n(n1)2n=(n1)(n2)2
评论 1
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包

打赏作者

五道口纳什

你的鼓励将是我创作的最大动力

¥1 ¥2 ¥4 ¥6 ¥10 ¥20
扫码支付:¥1
获取中
扫码支付

您的余额不足,请更换扫码支付或充值

打赏作者

实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值