Задача
На какое самое большее число частей можно разбить пространство пятью сферами?
Решение
Пустьan— наибольшее число частей, на которые разбивают сферуnокружностей,bn— наибольшее число частей, на которые разбивают пространствоnсфер. Ясно, чтоa1= 2 иb1= 2. Покажем, чтоan=an - 1+ 2(n- 1) иbn=bn - 1+an - 1. Прежде всего заметим, что число частей будет наибольшим в том случае, когда никакие три окружности не пересекаются в одной точке и, соответственно, никакие четыре сферы не пересекаются в одной точке и никакие три сферы не имеют общей окружности. Действительно, иначе число частей всегда можно увеличить, слегка пошевелив окружности (сферы). Пусть на сфере даноnокружностей, никакие три из которых не пересекаются в одной точке. Фиксируем одну из них. Оставшиеся окружности разбивают сферу не более чем наan - 1частей, причём возможна конфигурация, когда они разбивают сферу наan - 1частей. Фиксированная окружность пересекает остальные окружности не более чем в 2n- 2 точках, причём случай, когда число точек пересечения равно 2n- 2, возможен. Точки пересечения разбивают фиксированную окружность на 2n- 2 частей; каждая их этих частей окружности добавляет одну новую часть разбиения сферы. Поэтомуan=an - 1+ 2(n- 1). Равенствоbn=bn - 1+an - 1доказывается аналогично. Таким образом,a2= 4,a3= 8,a4= 14 иb2= 4,b3= 8,b4= 16,b5= 30.
Ответ
На 30 частей.
Чтобы оставлять комментарии, войдите или зарегистрируйтесь