パズル万華鏡

面白いパズルの紹介と解説をします。

円周上の2n個の点を交差しない線分で結ぶ方法を数え上げる問題(4)の解

 円周上の2n個の点を交差しない線分で結ぶ方法を数え上げる問題(4)の解答例を示します。

 

問題(4)の解

 2n個の点に1から2nまでの番号をつける。求める方法の数をf(2n)とする。
番号1と番号2k(1≦k≦n)を結ぶ線分により分類すると、n通りの場合がある。

 (1) 番号1と2を結ぶ場合。 該当する方法は、f(2n-2) 通りある。

 (2) 番号1と4を結ぶ場合。 該当する方法は、f(2)×f(2n-4) 通りある。

・・・

 (k) 番号1と2kを結ぶ場合。 該当する方法は、f(2k-2)×f(2n-2k) 通りある。

・・・

 (n-1) 番号1と2n-2を結ぶ場合。 該当する方法は、f(2n-4)×f(2) 通りある。

 (n) 番号1と2nを結ぶ場合。 該当する方法は、f(2n-2) 通りある。

したがって、つぎの漸化式を得る。

  f(2n) = f(2n-2)+f(2)×f(2n-4)+・・・+f(2k-2)×f(2n-2k)+・・・
     +f(2n-4)×f(2)+f(2n-2)

 f(0)=1と定義すると、つぎのようになる。

f:id:isemba:20180312095119p:plain

 f(2n)はカタラン数と呼ばれている。

f:id:isemba:20180304104936j:plain