数学推导- 圆上任取3个点构成三角形

数学推导- 圆上任取3个点构成三角形

题意:

在圆上取N个点,以至将圆弧分成N等份,求任取3个点能构成多少个锐角三角形

思路:

求所有不同锐角三角形的个数,只需要求出所有三角形的个数(C(n,3))

然后减去钝角和直角三角形的个数。下面考虑计算:

  • (mathit n)为偶数:

    直角三角形个数:(n*(n-2)),即圆上(mathit n)个点任意选择一个点,这其经过直径的对点一定要选,剩下的(n-2)个点可以任意选。

    钝角三角形个数:(n*C(frac{n-2}{2},2)),即圆上(mathit n)个点任意选择一个点,则剩余两个点一定要选该点与经过直径的对点之间的一侧的,为了不重复计数,我们只考虑选择划分为的两侧中的一侧,即(frac{n-2}{2})中选择任意两个。

  • (mathit n)为奇数:

    直角三角形个数:0

    钝角三角形个数:(n*C(frac{n}{2},2)),即圆上(mathit n)个点任意选择一个点,则剩余两个点一定要选该点与经过直径的对点之间的一侧的,为了不重复计数,我们只考虑选择划分为的两侧中的一侧,即(frac{n}{2})中选择任意两个。

通过化简和等价变换可以得到奇偶的情况是同一个公式,即:

最终可以得出答案为

[C(n,3)-C(n,1)*C(n/2,2); ]

代码:

	long long n;
    while(scanf("%lld",&n)!=EOF)
    {
        printf("%lld
",((n-1)*(n-2))*n/3/2-((n/2-1)*(n/2)/2*n));
    }

一点拓展:

  • 圆上任取三个点组成锐角三角形的概率为(frac{1}{4})
  • 圆上任取三个点组成钝角三角形的概率为(frac{3}{4})
  • 圆上任取三个点组成直角三角形的概率为( ext 0)

证明可以参考:https://zhuanlan.zhihu.com/p/69530841

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