计算形状
在接近形状狩猎拼图时,您可以将自己视为数学探险家和动物学家,编目和计算图中每种形状的种群。当科学冒险家探索了马来西亚东部的雨林时,他们分类成千上万物种,有些常见,其他人非常罕见。例如,它们仅遇到了大约150种青蛙!
几何狩猎拼图可能是一种非常困难的拼图,即使对于那些在其他数学领域有很好实践的人来说也是如此。大多数人在一张图片中至少看不到一种三角形,比如下面的那个,最大的,最小的,或者可能是“颠倒”的。
在寻找这些稀有物种时,你必须既有创意又一丝不苟非常很难找到。
基本策略
经典示例是三角形“MatchStick”配置的示例,如下所示。
通常的第一步只是枚举所有不同的形状类型的兴趣。通常,寻找所有的形状类型是最棘手和潜在的危险阶段 - 它可以采取一些经验和细致不错过任何事情。幸运的是,对于这个问题,枚举所有病例相对简单。显然,只有三种可能的三角形尺寸:具有侧长1,侧长2和侧长度3的那些。
下一步是采取不同形状类型的“人口普查”。在这个问题上,直接做口普查是相当简单的。
有 一侧长度1的三角形:
有 边长2的三角形:
最后,只有 边长为3的三角形:
因此,总共有 三角形。
组织人口普查
这两个步骤经常在串联工作。有时,选择什么构成“形状类型”(例如,根据相同类型计数形状及其反射)可以使形状的人口普及更容易或更难。如果人口普查难以困难,这可能值得制作不同的形状类型的选择。许多数字显示一定程度的对称性,使人口普斯直接。
在整个过程中,它有助于保持尽可能组织。位置,尺寸和方向是组织案例的三种常见方法。例如,可以计算所有“侧长1等边三角形”,然后是所有的“侧长2架等边三角形”等。或者,人们可以按位置计算三角形,首先从“附图顶部的角落的所有三角形”开始,然后“然后”在图中第二级具有最高角落的所有三角形,“ 等等。
为了说明这些原理,考虑一个稍微棘手的例子,如五边形内的星形,如下所示。
第一步是通过该图并考虑形成的不同类型的三角形。然而,它不能以omgepodge的方式这样做,而是我们使用形状存在的自然结构。标记形成内五角形红色和外五角形蓝色的顶点,可以考虑仅包含一个,两个或三个(蓝色)顶点的所有可能的三角形,单独的外五角形(没有三角形,只能用内五角形顶点形成)。
实际上,通过以这种方式组织计数,人口普查的某些部分成为自动。实际上,甚至不必明确枚举包括三个外顶的所有不同三角形。可以验证任何三个外顶部是否形成有效三角形。所以,使用组合这种三角形的总数是 。
当考虑两个外部顶点和一个内部顶点时,情况稍微复杂一些,因为这些顶点的一些组合是共线的(即位于同一条线上)。此外,每个内部顶点仅连接到四个外部顶点。可以计算所有此类三角形,如图所示:
或者,人们可以争辩说,对于每个内顶点,必须有 选择两个连接的外部顶点的方法,其中 是共线的(因此不形成三角形)。因为有五个内部顶点,所以必须有 三角形,由两个外顶点和一个内顶点组成。
最后,它保持每对两个内顶点只能形成一个与外顶一个的三角形,其中总共有一个 。
总的来说,有 在图中形成的三角形。
虽然确实有足够少的三角形可以粗略地列举所有不同的形状,但依靠系统地计算一些情况(例如,由三个外部顶点形成的三角形)和对称参数来减少需要计算的情况数量,大大简化了问题。对于几何计数问题,效率和组织通常是精度的关键。