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第2题

设 SS 是平面上至少含两个点的有限集合,且 SS 中任何三点都不共线。所谓风车,是从过某一点 P∈SP\in S 的一条直线开始的过程:直线绕枢轴 PP 顺时针旋转,直到第一次与 SS 中另一个点相遇为止。这个点 QQ 接替成为新的枢轴,直线又绕 QQ 顺时针旋转,直到下一次与 SS 中的点相遇。这个过程无限地进行下去。证明可以选取 SS 中的一点 PP 以及过 PP 的一条直线,使得由此得到的风车让 SS 中每一个点都无穷多次成为枢轴。
第 1/6 步:设立方向、常规直线与平衡直线
通俗地说

给每条直线赋予左右两侧,只有当 S 中两点共享同一方向时才称该方向为坏方向,并寻找一条过一点、把其余点尽量均分的直线。

⌊n−12⌋\left\lfloor\frac{n-1}{2}\right\rfloor
详细分析

称 SS 中的点为顶点,设 n=∣S∣n=|S|。给每条直线赋予方向使其有确定的右侧。若某方向的直线都不会同时经过两个顶点,则称该方向为常规方向;方向为常规的直线称为常规直线。由于 SS 中任何三个顶点都不共线,非常规的方向(即连接顶点对的线段的方向)只有有限多个。若一条直线恰好经过一个顶点,且其余顶点中恰有 ⌊n−12⌋\left\lfloor\frac{n-1}{2}\right\rfloor 个在其右侧,则称它为平衡直线。