有几个圆,任意两个圆都相交于两点,任意三个圆不相交于同一点,

有几个圆,任意两个圆都相交于两点,任意三个圆不相交于同一点,求证这几个圆将平面分成f(n)=n2-n+2个部分.(n∈N+

答案

思路分析:

因为f(n)为n个圆把平面分割成的区域数,那么再有一个圆和这n个圆相交,就有2n个交点,这些交点将增加的这个圆分成2n段弧,且每一段弧又将原来的平面区域一分为二,因此,增加一个圆后,平面分成的区域数增加2n个,即f(n+1)=f(n)+2n.

有了上述关系,数学归纳法的第二步证明可迎刃而解.

证明:(1)当n=1时,一个圆将平面分成两个部分,且f(1)=1-1+2=2,所以n=1时命题成立.

(2)假设n=k(k≥1)时命题成立,即k个圆把平面分成f(k)=k2-k+2个部分.

则n=k+1时,在k+1个圆中任取一个圆O,剩下的k个圆将平面分成f(k)个部分,而圆O与k个圆有2k个交点,这2k个点将圆O分成2k段弧,每段弧将原平面一分为二,故得f(k+1)=f(k)+2k=k2-k+2+2k=(k+1)2-(k+1)+2.

∴当n=k+1时,命题成立.

综上(1)(2)可知,对一切n∈N

+,命题成立.

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