Проблема с посадкой сада
В дискретной геометрии исходная задача о посадке фруктовых садов (или задача о посадке деревьев ) требует максимального количества трехточечных линий , достижимого за счет конфигурации определенного количества точек на плоскости . Также проводятся исследования того, сколько из k может быть линий -точек. Халлард Т. Крофт и Пол Эрдеш доказали где n — количество точек, а t k — количество линий с k -точками. [1] Их конструкция содержит несколько m -точечных прямых, где m > k . Можно также задать вопрос, если это запрещено.
Целочисленная последовательность
[ редактировать ]Определите — максимальное количество трехточечных линий, достижимое при конфигурации из n точек. Для произвольного количества n точек было показано, что в 1974 году.
Первые несколько значений приведены в следующей таблице (последовательность A003035 в OEIS ).
н | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 4 | 6 | 7 | 10 | 12 | 16 | 19 | 22 | 26 |
Верхняя и нижняя границы
[ редактировать ]Поскольку никакие две прямые не могут иметь общие две различные точки, тривиальная верхняя граница количества трехточечных линий, определяемых n точками, равна Используя тот факт, что количество двухточечных линий не менее ( Csima & Sawyer 1993 ), эту верхнюю границу можно снизить до
Нижние оценки для задаются конструкциями для множеств точек со многими трехточечными линиями. Самая ранняя квадратичная нижняя граница был дан Сильвестром , который поместил n точек на кубическую кривую y = x 3 . Это было улучшено до в 1974 году Берром , Грюнбаумом и Слоаном ( 1974 ), используя конструкцию, основанную на эллиптических функциях Вейерштрасса . Элементарная конструкция с использованием гипоциклоидов была найдена Фюреди и Паласти (1984), достигнув той же нижней границы.
В сентябре 2013 года Бен Грин и Теренс Тао опубликовали статью, в которой доказывают, что для всех наборов точек достаточного размера n > n 0 существует не более Трехочковые линии, соответствующие нижней границе, установленной Берром, Грюнбаумом и Слоаном. [2] Таким образом, при достаточно большом n точное значение известно.
Это немного лучше, чем граница, которая напрямую следует из их жесткой нижней границы . для количества двухточечных линий : доказал в той же статье и решил проблему 1951 года, независимо поставленную Габриэлем Эндрю Дираком и Теодором Моцкиным .
Задача о посадке фруктовых садов также рассматривалась на конечных полях. В этой версии задачи n точек лежат в проективной плоскости, определенной над конечным полем ( Падманабхан и Шукла, 2020 ).
Примечания
[ редактировать ]- ^ Справочник по комбинаторике под редакцией Ласло Ловаша , Рона Грэма и др., в главе « Экстремальные задачи комбинаторной геометрии» Пола Эрдеша и Джорджа Б. Перди .
- ^ Грин и Тао (2013)
Ссылки
[ редактировать ]- Брасс, П.; Мозер, WOJ; Пах, Дж. (2005), Проблемы исследования дискретной геометрии , Springer-Verlag, ISBN 0-387-23815-8 .
- Берр, Южная Каролина ; Грюнбаум, Б .; Слоан, Нью-Джерси (1974), «Проблема сада», Geometriae Dedicata , 2 (4): 397–424, doi : 10.1007/BF00147569 , S2CID 120906839 .
- Чима, Дж.; Сойер, Э. (1993), «Существует 6 n /13 обычных точек», Дискретная и вычислительная геометрия , 9 (2): 187–202, doi : 10.1007/BF02189318 .
- Фюреди, З. ; Паласти, И. (1984), «Расположение линий с большим количеством треугольников», Proceedings of the American Mathematical Society , 92 (4): 561–566, doi : 10.2307/2045427 , JSTOR 2045427 .
- Грин, Бен ; Тао, Теренс (2013), «О множествах, определяющих несколько обычных линий», Дискретная и вычислительная геометрия , 50 (2): 409–468, arXiv : 1208.4714 , doi : 10.1007/s00454-013-9518-9 , S2CID 15813230
- Падманабхан, Р.; Шукла, Алок (2020), «Сады в эллиптических кривых над конечными полями», Конечные поля и их приложения , 68 (2): 101756, arXiv : 2003.07172 , doi : 10.1016/j.ffa.2020.101756 , S2CID 212725631