卡特蘭數學習

2021-08-09 04:40:12 字數 1084 閱讀 8329

今天這個子任務不會做qwq…….

正解是卡特蘭數。

卡特蘭數

定義:h0=

1,h1

=1。

遞推關係式:hn

=∑n−

1i=0

hi×h

n−i−

1 。

通項公式: hn

=(n2

n)n+

1 , 或 h

n=(n

2n)−

(n−1

2n) 。

應用在乙個凸多邊形中,通過若干條互不相交的對角線,把這個多邊形劃分成了若干個三角形。任務是鍵盤上輸入凸多邊形的邊數n,求不同劃分的方案數f(n)。比如當n=6時,f(6)=14。

如果純粹從f(4)=2,f(5)=5,f(6)=14,……,f(n)=n慢慢去歸納,恐怕很難找到問題的遞推式,我們必須從一般情況出發去找規律。

因為凸多邊形的任意一條邊必定屬於某乙個三角形,所以我們以某一條邊為基準,以這條邊的兩個頂點為起點p1和終點pn(p即point),將該凸多邊形的頂點依序標記為p1、p2、……、pn,再在該凸多邊形中找任意乙個不屬於這兩個點的頂點pk(2<=k<=n-1),來構成乙個三角形,用這個三角形把乙個凸多邊形劃分成兩個凸多邊形,其中乙個凸多邊形,是由p1,p2,……,pk構成的凸k邊形(頂點數即是邊數),另乙個凸多邊形,是由pk,pk+1,……,pn構成的凸n-k+1邊形。

此時,我們若把pk視為確定一點,那麼根據乘法原理,f(n)的問題就等價於——凸k多邊形的劃分方案數乘以凸n-k+1多邊形的劃分方案數,即選擇pk這個頂點的f(n)=f(k)×f(n-k+1)。而k可以選2到n-1,所以再根據加法原理,將k取不同值的劃分方案相加,得到的總方案數為:f(n)=f(2)f(n-2+1)+f(3)f(n-3+1)+……+f(n-1)f(2)。看到此處,再看看卡特蘭數的遞推式,答案不言而喻,即為f(n)=h(n-2) (n=2,3,4,……)。

最後,令f(2)=1,f(3)=1。

未完待續。

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