火腿三明治定理
火腿三明治定理(英語:Ham sandwich theorem),也被稱為Stone-Tukey定理,它在測度論中有重要的意義。火腿三明治定理說明在n-維空間中有n個可測量的「物體」,可以用一個(n-1)-維的超平面把它們同時分成測度相等的兩部分。
命名
當 n=3 時,就像一個三明治一樣——這裏的三個「物體」則是兩片麵包和中間的火腿。用一個平面可以同時把三個「物體」截斷。
二維版本的證明:「旋轉刀片」
二維版本的證明比任意維度的證明較為簡單,流程如下:
對任何角度 ,均存在一條與 X 軸成角度 的直線平分第一個物體。(需使用介值定理) 令 由 0 增加到 ,再使用介值定理,則存在一條直線同時平分第二個物體。
定理的離散版本
離散版本可以視為定理的特例,當中每一個"物體"都是用有限個點組成的集合,並使用計數測度。但需要考慮點剛好落左超平面上時的情況。
參考文獻
- Beyer, W. A.; Zardecki, Andrew, The early history of the ham sandwich theorem, American Mathematical Monthly, 2004, 111 (1): 58–61, JSTOR 4145019, doi:10.2307/4145019.
- Edelsbrunner, Herbert; Waupotitsch, R., Computing a ham sandwich cut in two dimensions, Journal of Symbolic Computation, 1986, 2: 171–178, doi:10.1016/S0747-7171(86)80020-7.
- Lo, Chi-Yuan; Steiger, W. L., An optimal time algorithm for ham-sandwich cuts in the plane, Proceedings of the Second Canadian Conference on Computational Geometry: 5–9, 1990.
- Lo, Chi-Yuan; Matoušek, Jiří; Steiger, William L., Algorithms for Ham-Sandwich Cuts, Discrete and Computational Geometry, 1994, 11: 433–452, doi:10.1007/BF02574017.
- Megiddo, Nimrod, Partitioning with two lines in the plane, Journal of Algorithms, 1985, 6: 430–433, doi:10.1016/0196-6774(85)90011-2.
- Smith, W. D.; Wormald, N. C., Geometric separator theorems and applications, Proceedings 39th Annual Symposium on Foundations of Computer Science (Cat. No.98CB36280): 232, 1998, ISBN 0-8186-9172-7, doi:10.1109/sfcs.1998.743449
- Steinhaus, Hugo, A note on the ham sandwich theorem, Mathesis Polska, 1938, 9: 26–28.
- Stone, Arthur H.; Tukey, John W., Generalized "sandwich" theorems, Duke Mathematical Journal, 1942, 9: 356–359 [2019-06-14], doi:10.1215/S0012-7094-42-00925-6, (原始內容存檔於2020-08-26).
- Stojmenovíc, Ivan, Bisections and ham-sandwich cuts of convex polygons and polyhedra., Info. Processing Letts., 1991, 38 (1): 15–21.