在平面上有7个点,其中任意3个点都不在同一条直线上. 如果在这7个点之间连结18条线段,那么这些线段最多能构成 ___ 个三角形.
完整解法
1. 计算完全图中的总线段数与总三角形数,确定缺失线段数
在平面上任意3点不共线的7个点中,两两连结可构成的线段总数为:
这7个点可构成的三角形总数为:
题目中连结了18条线段,因此缺失的线段数量为:
2. 分析缺失线段破坏三角形的数量及重叠规律
每条缺失的线段与其余 个点中的任意一点都能构成一个三角形。因此,一条缺失线段会破坏 5 个三角形。
要使最终剩下的三角形数量最多,必须使 3 条缺失线段所破坏的三角形重复(重叠)的部分尽可能多,从而使被破坏的三角形总数达到最小。
3. 讨论缺失线段的不同连接结构,求出破坏三角形的最小值
分析 3 条缺失线段的可能构型:
- 星形结构(3条缺失线段共用同一个顶点,例如缺失 ):
- 每条线段单独破坏 5 个三角形;
- 两两共享的破坏三角形各 1 个(分别为 ),共 3 个;
- 没有三条线段同时共享的三角形。
- 由容斥原理,破坏的三角形总数为: 个。
- 三角形结构(3条缺失线段围成一个三角形,例如缺失 ):
- 两两共享的破坏三角形各 1 个();
- 三条线段同时包含 ;
- 破坏的三角形总数为: 个。
- 链式或其他结构:破坏的三角形总数均大于等于 13 个。
因此,被破坏的三角形最少为 12 个。
4. 计算最多能构成的三角形数量
用总三角形数减去最少破坏的三角形数,可得最多能构成的三角形数量为:
(当3条缺失线段从同一个点出发时即可达到该最大值)。
答案
23
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