五千年(敝帚自珍)

主题:【原创】上帝之书 -- 我爱莫扎特

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        • 家园 顺着老周的思路,只要捏造一个概念就行了

          顺着老周的思路,只要捏造一个概念就行了:外面。

          “外面”的定义是这样的:

          在一个凸面体上,所有面都是“外面”。

          某顶点连有r条边(当然也就在r个面上,与其他r个顶点相连);现去除此顶点,在原与其相连的r个顶点中任选一个,作与其不相连的r-3顶点的连线;其结果是新生成r-3条边,r-2个三角形。这r-2个三角形被计为r-2个“外面”,无论其是否与其他“外面”重合。

          下面的事情就简单了,我们就逐个去除顶点就行了。

          现有n点,则V(n)=n, E(n)=某数x,外面(n)=某数y;V(n)- E(n)+外面(n)= 某数C。

          去除任一顶点后,V(n-1)=V(n)-1, E(n-1)=E(n)-r+(r-3)=E(n)-3, 外面(n-1)= 外面(n)-r+(r-2)= 外面(n)-2, 于是:

          V(n-1) - E(n-1) + 外面(n-1)

          = [V(n)-1] - [ E(n)-3] + [ 外面(n)-2]

          = V(n) - E(n) + 外面(n)

          = C

          剩下的就是些极端情况,通融通融就成了。

          (如果捏造“外折面”也可以)

          • 家园 送花兼挑刺

            现去除此顶点,在原与其相连的r个顶点中任选一个,作与其不相连的r-3顶点的连线;

            你这样作出来的新多面体很可能不是凸的。

            • 家园 凸不凸,没关系。

              平的都可以,前后两个“外面”。捏造这个概念就是要在这些情况下可以通融。

              • 家园 从技术上来说

                凸是原题的条件,如果你打算用数学归纳法的话,必须保证去掉一个顶点后还是凸多面体。

                当然,欧拉公式对非凸的情形也是对的,但那样的话证明更麻烦一些,所以我在出题时把题目限制在凸的情形。

                还是建议写出一个清晰的证明。

                • 家园 不需要保证去掉一个顶点后还是凸多面体,

                  最后总会拆成有两个“外面”的三角形,中间步骤是凹、凸、平,都无所谓,定义“外面”就是为了把这些情况都包进去。这是一个拆的过程,而过程中C恒定不变。

                  换言之,凸是一个多余的条件。

                  • 家园 你还是用到了凸性

                    现去除此顶点,在原与其相连的r个顶点中任选一个,作与其不相连的r-3顶点的连线;

                    当你说这句话的时候,原图形必须是凸的。举例来说吧,考虑一个非凸四边形:

                    点看全图

                    A点与C点的连线跑到了外头。

                    回头说你的证明,你第一次做“去点”操作时,由于原图形是凸的,当然可以,第二次以后就要打个问号了。

                    这就是我说的,如果用数学归纳法,必须保证每次点减少后题目条件没有改变。

                    • 家园 并非如此

                      在我的拆法里,外面只有两种:原多面体的面(多边形)和新生成的三角形。你举的例子根本不会出现在我的中间步骤中。

          • 家园 给个图吧

            点看全图

            外链图片需谨慎,可能会被源头改

            外链出处

            请原谅我的偷懒,借用之前画的了。

            假设没有ABCD四点,只有5点构成的凸面体。P点同其余4点有连线,r=4。但F点同样和EGH有连线,并不存在那r-3个不相连的顶点。

          • 家园 有问题

            “现去除此顶点,在原与其相连的r个顶点中任选一个,作与其不相连的r-3顶点的连线”,怎么保证任选的一点恰好有不相连的r-3个顶点?原来的这r个顶点没必要是共面的。

          • 家园 你这证明方法不错

            我还在为我的那些极端情况怎么个通融法想呢,另外,我觉得用四面体粘贴的思路应该也是有希望的。

        • 家园 我有问题

          “因此每新加入一个点,假如这个点有N条边的话。边就增加N,面就增加N-1,点增加1.”这个有问题,事实上有可能在增加一点之后,这个点有3条边,但面只增加1个的情形。如:从三棱锥增加底面一点到四棱锥。

          • 家园 恩,是没有考虑到

            其实三棱锥增加到四棱锥可以看成增加了两个面,其中一个面与底面刚好是共面的。

            两个共面的面合并时,面减1,边减1,点不变。V-E+F不变。这么处理下就行了。

            • 家园 其实我还有问题

              有可能增加一点以后,原有的面或边会成为内部,这时候又如何考虑呢?如:底面正方形,在正方形四顶点有四条垂直于底面的棱,长度为1,2,1,2,交错开的,这八个顶点可以形成凸多面体。倘若我在正方形中心位置上方3的地方再增加一点呢?

            • 家园 哈哈,微软的做派

              被人找个小漏洞,就打个补丁。

              其实思路基本对的,不过你的叙述方式不好。你看能不能把证明写得清楚简短一点,让大家都没话说?嘻嘻。

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