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忽然想到欧拉公式在高维情况的推广。我发现一个非常简单可以证明欧拉公式的想法,甚至不需要什么高深的数学知识,也不需要很多情况分类:
要让一个多面体拓扑到一个平面上,我们需要先“取下”一个面,然后平铺到一个平面上(因为封闭的三维图形无法“平铺“)。然后在这个平面上,可以保持棱数,点数和面数不变。也就是我们需要证明,在平面上任何平面图形组合都满足V-E+F=1(因为取下了一个面,所以2被1代替)。
那么,一堆平面图形组合又可以看做是用某些方法分割了这个”多边形“。
首先,每一个多边形都满足V-E+F=1,因为V和E永远相等,F的数目是1。注意到,将线段分成两段需要一个点,将一个平面图形分成两块需要两条线段。假设我们任意分割这个多边形,我们需要用”点“分割线段,所以当E多了1,V也会多1,所以它们的差值不变;我们需要用”线“去分割面,所以当F多了1,E也会多一,所以它们的差值也不变。
所以,我们如何分割这个多边形也好,V,E,F永远满足V-E+F=1。
原命题得证。 |
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