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。

火腿三明治定理的圖解。

命名

當 n=3 時,就像一個三明治一樣——這裡的三個「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