同一骨架 2016 年天津预赛 第 11 题 · P009632
把数量限制转成绕一周的角间隙预算:多边形用外角和,小圆排列用圆心排序后的角间隙;得到必要上界后,还要构造一组真实图形达到它。
前题的间隙须互异且受内角倍数限制,以按角度排列的圆切线实现;后题以最小弦长限制圆心间隔,再用等分圆心构造,并检查所有圆都无重叠。
将一些半径为 的小圆放入半径为 的大圆内,使每个小圆都与大圆相内切,且这些小圆无重叠部分,则最多可以放入的小圆的个数是( )。
所有小圆与大圆内切,因此圆心都在同一个半径10的圆上。
先回想这道题的想法,再试试当前题。
无重叠条件要求相邻圆心的弦长至少为2,可用圆周角间隙证明上界,再放等分点构造。
小圆圆心到大圆圆心的距离都为10,任意两圆心距离不少于2。若有N≥32个圆心,按圆周排序,至少一个相邻角间隙不超过2π/32,该弦长不超过 。而
故这两个小圆重叠,矛盾。另一方面,在半径10的圆上等分31点。因为 ,可得 ,进而
所以最短圆心距 ,31个小圆均不重叠且与大圆内切。最大个数为
选择 。
正31边形上最近的一对是相邻点,其余弦长更大。上界只使用一个最小角间隙,适用于任意不规则排列;下界用的sin t>t−t³/6在0<t<1成立,末尾小数均为有限有理数,不是靠近似值决定答案。
同圆上的不重叠圆排列先转成最小弦长;平均角间隙给全局上界,正多边形圆心给可实现下界。
内切要求所有小圆心在同一个同心圆上,非重叠转为最小弦长;平均角间隙给任意排列的上界,而正多边形构造和严格三角估计共同验证可达数量。
同一骨架 2016 年天津预赛 第 11 题 · P009632
把数量限制转成绕一周的角间隙预算:多边形用外角和,小圆排列用圆心排序后的角间隙;得到必要上界后,还要构造一组真实图形达到它。
前题的间隙须互异且受内角倍数限制,以按角度排列的圆切线实现;后题以最小弦长限制圆心间隔,再用等分圆心构造,并检查所有圆都无重叠。
已记下,谢谢!