sheng_jianguo
发表于 2009-7-1 09:18:08
果树问题(特别是20棵树问题)很有意思,不知近来进展如何?
对于楼主提出的问题,从以下分析论证可得出这两个问题是不等价的。(楼上举例都没有20棵树例子)
1. 理论上20棵树问题的最大行数不会超过26。证明如下:
设平面上有n个点,记ti(2≤i≤n)为恰经过其中i个点的直线数,则我们要证明的是,当n=20时,maxt4≤26。
【引理1】对于不在一条直线的n个点,下面不等式成立:
t2≥3+t4+2t5+3t6+…
引理1的证明在这里就不一一叙述(详见单壿著的《组合几何》,上海教育出版社,1996,注:书中少了n个点不在一条直线条件,但证明中用到了这个条件)。
【定理】当n≠4时,maxt4≤[(n+2)(n-3)/14]
证明:先分析n个点不在一条直线上的情况
连接n个点中任意两点的直线(计算重数)共C(n,2)条,其中恰经过其中i(2≤i≤n-1)个点的直线数(计算重数)为C(i,2)ti条,故
C(n,2)=C(2,2)t2+C(3,2)t3+C(4,2)t4+… (1)
得t2=C(n,2)-3t3-6t4-…≤n(n-2)/2-6t4 (2)
又由引理1得,t2≥3+t4 (3)
由(2)(3)消去t2后整理得,t4≤(n+2)(n-3)/14 (4)
再分析n个点在一条直线上的情况
显然,当n≠4时,t4=0,满足(4)。
当n=4时,t4=1,不满足(4)。
所以,无论n个点在不在一条直线上,当n≠4时,总有
maxt4≤[(n+2)(n-3)/14]。
当n=20时,上式得出maxt4≤26。
(待续)
sheng_jianguo
发表于 2009-7-1 09:49:51
本帖最后由 sheng_jianguo 于 2009-7-1 10:05 编辑
2.对于问题2,x(20)≤30,是否有x(20)=30的例子呢?
通过简单编程,找到了x(20)=30的例子:
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1 17 18 19
2 5 8 20
2 6 11 15
2 7 14 19
2 9 13 17
2 10 12 16
3 5 12 14
3 6 9 20
3 7 13 18
3 8 11 19
3 10 15 17
4 5 16 17
4 6 12 19
4 7 10 20
4 8 13 15
4 9 14 18
5 9 15 19
5 10 11 18
6 8 16 18
6 10 13 14
7 8 12 17
7 9 11 16
11 14 17 20
12 15 18 20
13 16 19 20
当1#和20#点确定的直线(12条)不变,其它18条直线开始两点不变时,共搜索到1440种x(20)=30的例子(见附件)。
从上面分析得出:问题1,maxt4(20)≤26。问题2,x(20)=30。所以这两个问题是不等价的。
数学星空
发表于 2009-7-1 10:27:19
对问题1:现在主要的问题是如何构造20棵树24,25,26行的具体例子了...
对于24行好像已经是极限了,很难构造....
mathe
发表于 2009-7-1 21:53:10
果树问题(特别是20棵树问题)很有意思,不知近来进展如何?
对于楼主提出的问题,从以下分析论证可得出这两个问题是不等价的。(楼上举例都没有20棵树例子)
1. 理论上20棵树问题的最大行数不会超过26。证明如下 ...
sheng_jianguo 发表于 2009-7-1 09:18 http://bbs.emath.ac.cn/images/common/back.gif
引用的引理描述有问题,应该还有很多上下文.具体内容是什么呢?
sheng_jianguo
发表于 2009-7-2 08:46:41
引用的引理描述有问题,应该还有很多上下文.具体内容是什么呢?
mathe 发表于 2009-7-1 21:53 http://bbs.emath.ac.cn/images/common/back.gif
原文中引理就是t2≥3+t4+2t5+3t6+…对n个点的情况都成立,没有其他条件。我仔细分析认为证明很严密没有问题,只是少了n个点不在一条直线条件(证明中用到了其对偶n条直线不相交于一点)。
书不在身边,等扫描后可以传上。
数学星空
发表于 2009-7-2 10:16:20
收集到上文提到的引理:(现上传于此,供大家更好交流研究)
mathe
发表于 2009-7-2 17:32:24
内容还是不完整.
是不是这里是指不共线的n点以及所有至少经过它们中间两个点的直线?
数学星空
发表于 2009-7-2 17:46:54
是的,对于不共线的n 个点,t(i)是指恰好经过i 个点的直线数目(注意不是至少i个点的直线)
mathe
发表于 2009-7-2 18:03:30
t_i的定义我清楚.主要是里面包含多少直线的问题.应该是要求所有被这n个点确定的直线都要算进去,是不是?
数学星空
发表于 2009-7-2 18:03:37
为了与数学爱好者更好的讨论离散几何问题,现将<组合几何>上传于此,供大家学习交流
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