Вы́пуклый многосторо́нник () — фигура на плоскости, которую можно представить как пересечение конечного числа замкнутых полуплоскостей.

Простейший выпуклый многосторонник — это односторонник, то есть замкнутая полуплоскость.

Треугольник — простейший ограниченный выпуклый многосторонник; при выпуклые трёхсторонники, четырёхсторонники и так далее бывают ограниченные и неограниченные. Отрезок — пример выпуклого ограниченного четырёхсторонника.

Выпуклый многоугольник — то же самое, что и ограниченный выпуклый многосторонник.

Выпуклый многогранник — обобщение на трёхмерное пространство выпуклого многосторонника.

Выпуклый n-сторонник Рассмотрим выпуклый многосторонник , который образован пересечением следующего множества замкнутых полуплоскостей: .

Лишняя полуплоскость — полуплоскость из множества замкнутых полуплоскостей , образовывающих выпуклый многосторонник , которая содержит пересечение всех остальных плоскостей из .

Лишнюю полуплоскость можно удалить из множества замкнутых полуплоскостей , определяющих многосторонник , при этом не изменится и будет определён меньшим числом полуплоскостей.

Выпуклый -сторонник — выпуклый многосторонник, образованный пересечением замкнутых полуплоскостей, среди которых нет лишних.

Простейший выпуклый многосторонник — это односторонник, то есть просто замкнутая полуплоскость.

Выпуклые двусторонники — это углы, меньшие , и полосы, а также прямые, которые представляются как пересечение двух замкнутых полуплоскостей. Выпуклые односторонники и двусторонники всегда не ограничены.

Треугольник — простейший ограниченный выпуклый многосторонник; при выпуклые трёхсторонники, четырёхсторонники и так далее бывают ограниченные и неограниченные. Отрезок — пример выпуклого ограниченного четырёхсторонника.

Произвольная выпуклая фигура, расположенная на прямой (точка, отрезок, луч или вся прямая), есть выпуклый многосторонник.

Нульмерный выпуклый многосторонник — это точка. Одномерные выпуклые многосторонники — отрезок, луч и прямая. Двумерные выпуклые многосторонники — все остальные выпуклые многосторонники.

Опорные прямые выпуклого многосторонника

Рассмотрим некоторый выпуклый -сторонник и полуплоскостей , пересечение которых определяет . Обозначим через граничные прямые соответственно полуплоскостей .

Предложение 1. Каждая из описанных прямых представляет собой опорную прямую данной фигуры .

Доказательство. Поскольку, по условию, фигура полностью принадлежит полуплоскости , , то она находится по одну сторону от прямой . Предположим, что прямая совсем не имеет общих точек с фигурой , получим, что полуплоскость лишняя, что противоречит тому условию, что — выпуклый и среди плоскостей нет лишних. □

Двумерный выпуклый многосторонник

Рассмотрим свойства двумерного выпуклого многосторонника .

Предложение 1. Каждая прямая из опорных прямых пересекается с границей двумерного выпуклого многосторонника либо по отрезку, либо по лучу, либо целиком лежит на границе .

Доказательство. Поскольку, по условию, фигура полностью принадлежит полуплоскости , , то она находится по одну сторону от прямой . Предположим, что прямая имеет только одну общую граничную точку с границей фигуры , получим, что полуплоскость лишняя, что противоречит тому условию, что — выпуклый и среди плоскостей нет лишних. □

Сторона выпуклого многосторонника — часть опорной прямой выпуклого многосторонника, принадлежащей его границе.

У выпуклого -сторонника сторон.

Вершина выпуклого многосторонника — конец стороны выпуклого многосторонника.

Альтернативное определение: сторона выпуклого многосторонника — вся опорная прямая выпуклого многосторонника.

Рассмотрим двумерный выпуклый -сторонник при . Граница такого многосторонника есть ломаная. Если многосторонник ограничен, то эта ломаная замкнута, если не ограничен, то эта ломаная включает два луча. В первом случае у многосторонника вершин, во втором — .

Примечания Комментарии Термин «Выпуклый многосторонник» в английской Википедии ни в каком виде не встречается.

Источники

Литература