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La distancia entre el origen y todas las intersecciones por las diagonales de un polígono regular

El centro geométrico de un n lados polígono regular es el punto de $O$. Conectar todas las diagonales del polígono. Cuántos diferentes distancias entre diagonal-diagonal intersecciones ($O$ sí se cuenta) y $O$ están allí (es decir, cuántos círculos concéntricos en el gráfico de abajo)?

Para n = 6, ..., 16, la respuesta debe ser 4, 5, 7, 11, 14, 21, 29, 36, 37, 54, 57, si no me equivoco. Pero no sé la respuesta para un general n. Varias uniones no son fáciles de tratar.

Octagon

Los otros gráficos están subidas a imgur por lo que habrá más ejemplos gráficos en el camino. Gracias! Edit: Imgur abajo. Va a intentar más tarde.

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Aretino Puntos 5384

Si $n$ es impar entonces no hay intersecciones de $3$ o más de las diagonales y el problema puede ser analizado con bastante simplemente. Vamos a definir una diagonal a ser de rango $k$ ($k=0, \ldots, (n-1)/2$) si entre sus dos extremos $k$ vértices están formados. Por supuesto rango $0$ diagonales son los lados del polígono, que forman el círculo exterior. Una diagonal de rango $1$ cruza todas las $n-3$ diagonales emitido desde el único punto que lo componen, así tenemos $n-3$ puntos de intersección. Pero estos puntos están dispuestos simétricamente en la diagonal, por lo que tienen la misma distancia desde el centro de pares y pertenecen a $(n-3)/2$ diferentes círculos.

Ahora vamos a considerar un rango de $2$ diagonal. Queremos contar sus intersecciones con el resto de las diagonales tener rango $2$ o más, porque sus intersecciones con el rango de $1$ diagonales ya se han contado antes. Que la diagonal que cruza todas las $2(n-5)$ de las diagonales de la fila $\ge2$ emitido desde el punto dos que lo componen, sino por la simetría tenemos $2(n-5)/2$ diferentes círculos.

Este análisis se puede repetir, por lo que el número total $N$ de los círculos tenemos: $$ N=1+1{n-3\over2}+2{n-5\over2}+3{n-7\over2}+\ldots, $$ donde la inicial $1$ es debido a que el círculo exterior. Que es: $$ N=1+\sum_{k=1}^{(n-1)/2}k{n-2k-1\over2}=1+{(n+1)(n-1)(n-3)\over48}. $$ Sin embargo, si sus resultados son correctos, esta fórmula falla por $n=15$ pero no he comprueba explícitamente ese caso.

Si $n$ es incluso el análisis se vuelve mucho más complicado debido a la presencia de múltiples diagonal intersecciones, vea el documento citado por Luciano arriba.

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