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Infinito desierto con chiqueros

ACTUALIZACIÓN: he creado una web, sencilla aplicación, que permite al usuario mover alrededor de chiqueros, a continuación, calcula automáticamente un conjunto máximo de interiores disjuntos cuadrados entre los puntos (el algoritmo es exponencial, por lo que funciona sólo hasta alrededor de $n=11$ puntos).


Hay $n$ chiqueros, en un infinito desierto. Asumir cada uno de los puntos es un punto en $\Bbb R^2$, y los valores x e y de los puntos son todos diferentes.

Definir un paraíso como un eje alineado a la plaza que toca, al menos, dos de abastecimiento.

Definir $p(n)$ como el número máximo de interiores disjuntos paraísos en el peor de los posibles acuerdos de $n$ chiqueros. ¿Qué es $p(n)$?

ALGUNOS CASOS SIMPLES:

Si el abastecimiento están en la diagonal (por ejemplo,$\{(i,i)|1\leq i\leq n\}$), entonces sólo puede haber un único paraíso entre cada par adyacente de abastecimiento, para un total de $n-1$. Por lo tanto: $p(n) \leq n-1$:

8 points, 7 squares

Para $n \leq 5$, se puede comprobar que el $p(n) = n-1$:

  • Para $n=1, 2$ esto es obvio.
  • Para $n=3$, poner 2 paraísos de la siguiente manera. El fin de los chiqueros en un orden creciente de su valor de x ($x_1 < x_2 < x_3$). Cortar el plano a dos medio-planos mediante una línea vertical a través de $x_2$. La mitad occidental de plano contiene dos chiqueros $x_1$ e $x_2$, lo que puede poner un paraíso allí. Lo mismo es cierto para la mitad oriental de plano. Por lo tanto: $p(3)=2$.

3 points, 2 squares

  • Para $n=4$, Cortar el plano a dos medio-planos mediante una línea vertical a través de $x_2$. Poner un paraíso en la mitad occidental-plano a través de la $x_1$ e $x_2$. En la mitad oriental de plano, de la orden de 3 de paraísos verticalmente en un orden creciente de sus valores de y y de corte para los dos trimestre-planos mediante un horiznotal línea a través de $y_2$. Cada trimestre el plano contiene 2 de abastecimiento de modo que usted puede tener una sola plaza en cada uno. Por lo tanto: $p(4)=3$.
  • Para $n=5$, Cortar el plano a dos medio-planos mediante una línea vertical a través de $x_3$. Cortar las dos de la mitad de los aviones de a dos cuartos de aviones de cada uso de líneas horizontales. Cada trimestre el plano contiene 2 de abastecimiento (algunos de ellos en el límite), de modo que usted puede poner un paraíso en cada trimestre el plano. Por lo tanto: $p(5)=4$.

Este corte esquema no funciona al $n>5$, porque si terminamos con 3 chiqueros en un quarterplane, podría ser imposible tener 2 paraísos.

Por otro lado, en todos los casos que he examinado, siempre me las arreglé para encontrar a $n-1$ paraísos.

Así que la pregunta es: ¿es siempre posible tener $n-1$ paraísos, para cada $n$? Si es así, ¿cómo? Si no, ¿cuál es el mínimo?


TRABAJOS ANTERIORES:

Hace varios meses publiqué una pregunta similar en matemáticas.SÍ, con una importante diferencia: en lugar de un infinito desierto, había un número finito (plaza) pastel (es decir, todos los puntos y plazas deben estar dentro de un gran predefinidos cuadrado).

Con la ayuda de una respuesta desde el prof. Boris Bukh, me las arreglé para probar un límite superior de: $$p(n) \leq \lceil{n \over 2}\rceil - 1$$ The proof was by constructing a set of $n=2k$ points, that are organized such that it is not possible to put more than $p=k-1$ squares. The following figures illustrate the construction for $k=6$: LEFT: it is not possible to draw a square at the bottom and the parallel square at the left, because they intersect. RIGHT: Therefore, we can draw only $k-1$ squares.

Más tarde también demostró un límite inferior de: $$ p(n) \geq {(n+2) \over 6} \ \ \ \ \ [n \geq 2]$$ La prueba fue mediante la descripción de un algoritmo recursivo que, dado un cuadrado con $n$ puntos, se divide el cuadrado de 4 plazas más pequeñas, y pone paraísos por separado en cada uno de ellos.

Ahora estoy tratando de adaptar estos resultados para el infinito desierto caso.

El límite superior de la construcción fundamentalmente se basa en la suposición de que el pastel está delimitado en al menos dos adyacentes direcciones. Se puede trabajar en un cuarto plano, pero no en un desierto sin límites ($\Bbb R^2$).

(En un medio plano, una construcción similar conduce a un límite superior de $p(n) \leq \lceil{2(n-1) \over 3}\rceil$).

El límite inferior algoritmo, obviamente, trabajar en un infinito desierto, sin embargo, después de sólo una sola iteración, vamos a tener 4 trimestre-aviones, y por lo tanto el límite inferior no va a ser mucho mejor que en el acotado de un pastel de caso.

9voto

Chui Tey Puntos 1904

Después de un montón de jugar, he encontrado esta contra-ejemplo con $n=6$ puntos y sólo 4 plazas. Este enlace solo no es una prueba suficiente porque puede haber un error en la función que calcula el máximo discontinuo conjunto. Así que aquí es una descripción formal de la disposición, y un intento de demostrar que, de hecho, no más de 4 plazas son posibles:

enter image description here

En primer lugar, considerar sólo los 4 puntos cerca del eje x (azul). Podemos considerar sólo los cuadrados entre puntos adyacentes, debido a que las plazas entre los puntos adyacentes puede ser se reduce a sólo tocan puntos adyacentes. Entre cada uno de los 3 pares de puntos adyacentes, hay 2 opciones para dibujar un cuadrado: arriba del eje x, o debajo de ella. Hay un pequeño solapamiento entre estos 2 plazas, por lo que sólo una plaza por cada par es posible:

enter image description here

Segundo, consdier el punto en la parte superior del eje y (rojo). En cualquier plaza que utiliza este punto debe tener una longitud de al menos 6 con el fin de abordar el eje x. Cualquier plaza necesariamente bloques de al menos dos de las cian plazas por encima del eje x. Además, a la izquierda de la plaza es ligeramente mayor que 6 y así también bloquea el medio cian plaza de abajo del eje x. Las dos opciones extremas a continuación se representa en color magenta:

enter image description here

En el caso del punto en la parte inferior del eje y (en rojo) es el mismo.

Con todo, un conjunto máximo de distintos cuadros pueden ser dibujados en las siguientes maneras (ordenadas en orden creciente de fo el número de magenta plazas):

  1. Uno magenta cuadrado en la parte superior izquierda(abajo-derecha), y 3 cyan plazas por debajo(encima) del eje x.
  2. Dos magenta cuadrados en la parte superior(inferior), y 2 cyan plazas por debajo(encima) del eje x. O, uno magenta cuadrado en la parte superior izquierda(a la derecha), uno magenta cuadrado en la parte inferior derecha(a la izquierda), uno cian cuadrado a la izquierda(a la derecha) por debajo del eje x, y una cyan cuadrado a la derecha(a la izquierda) sobre el eje x.
  3. Dos magenta cuadrados en la parte superior(inferior), uno magenta cuadrado en la parte inferior izquierda(arriba a la derecha), y uno cian cuadrado a la derecha(a la izquierda) por debajo(encima) del eje x.
  4. Dos magenta cuadrados en la parte superior y dos en la parte inferior.

De todas maneras, sólo hay 4 plazas. Por lo tanto $p(6)\leq 4$.


Esta construcción puede ser duplicado y traducido una larga distancia para la izquierda y la parte inferior (por ejemplo). Por cada duplicación, tenemos más de 6 puntos y más de 4 plazas, y una plaza puede ser añadido entre dos adyacentes duplicados. Esto le da un límite de: $p(6k)\leq 5k-1$ para cada entero $k$, es decir,$p(n)/n \lesssim 5/6$.

Una mejora adicional, probablemente, puede ser logrado mediante la creación de 6 copias de la construcción, dispuestos en la misma forma como la construcción original. Esto puede ser seguido de forma recursiva como un fractal, y da $p(6^k)\leq 4\cdot(6^{k-1}+...+1) = 4\cdot\frac{6^k}{5}$ para cada entero $k$, es decir, $p(n)/n \lesssim 4/5$.


Este límite superior está aún muy lejos del límite inferior de $p(n)/n \gtrsim 1/6$...

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