设
f1(n) 为线中 n 个点最多可分隔出的线块。
设
f2(n) 为面中 n 个线最多可分隔出的面块。
设
f3(n),意义形如上方,所有
n∈N。
Final goal:计算
f3(n) 的通项式。
Part1
计算
f1(n) 的通项式。
初始没有点存在时,
f1(0)=1。
显然,每多一个点,原来的线必然有一条被分隔成两块,故
f1(n)=f1(n−1)+1。
综上可得,
⎩⎨⎧f1(0)=1f1(n)=f1(n−1)+1n∈N
解得
f1(n)=n+1(n∈N)
Part2
计算
f2(n) 的通项式。
同上,
f2(0)=1。
在平面中,第
n 条线最多可与
n−1 条线相交,最多有
n−1 个交点,因此这条线最多穿过
n 个平面并将它们分隔成两块,即新增的平面块为
n+1 个,故
f2(n)=f2(n−1)+n。
综上可得,
⎩⎨⎧f2(0)=1f2(n)=f2(n−1)+nn∈N
解得
f2(n)=2n(n+1)+1(n∈N)
Part3
计算
f3(n) 的通项式。
同上,
f3(0)=1。
在空间中,第
n 个面最多可与
n−1 个面相交,最多有
n−1 条交线,各条交线都在第
n 个面上,这些交线在其上所分割出的平面块数量,即为第
n 个面经过的空间块的数量。
由此可知,新增的空间块数量为
f2(n−1),故
f3(n)=f3(n−1)+f2(n−1)。
综上可得,
⎩⎨⎧f3(0)=1f3(n)=f3(n−1)+f2(n−1)n∈N
f3(n)=f3(n−1)+f2(n−1)=f3(n−2)+f2(n−2)+f2(n−1)⋮=f3(0)+f2(0)+f2(1)+…+f2(n−1)=1+1+i=1∑n−1(2i(i+1)+1)=2+i=1∑n−12i2+i=1∑n−12i+n−1=n+1+21i=1∑n−1i2+21i=1∑n−1i=n+1+12(n−1)n(2n−1)+4n(n−1)=n+1+122n3−3n2+n+3n2−3n=n+1+6n3−n=6n3+5n+1
解得
f3(n)=6n3+5n+1(n∈N)
后记
由
f1(n),
f2(n) 和
f3(n) 的推导过程中,我们可以发现一个规律
对于相同定义的
fx(n),它们都可以得到递推式并由
f3(n) 继续向上迭代得出通项式。
⎩⎨⎧fx(0)=1fx(n)=fx(n−1)+fx−1(n−1)n∈N
然而好像并没有什么用 [doge]。
完结撒花