対角線の本数

凸n角形の対角線の本数は何本でしょう?
※へこんだ部分のある多角形でも、ある頂点から隣接しない別の頂点に引いた
 線分を対角線と定義するなら、同じように考えることは出来ます。

考え方1
 n角形のある1つの頂点から引ける対角線は、n−3本です。
(n角形のn個の頂点のうち、それ自身と両隣の合わせて3点を除いた、
n−3個の頂点に向けて引けます)

n個の頂点それぞれについても同じことが言えますから、n×(n−3)ですが、
例えば上の図で、点1から点3に向けて引いた対角線は、点3から点1に向けて
引いた対角線と同じで、それぞれの対角線について、2回ずつ数えていることになります。
よって、対角線の本数は n(n−3)/2 本 となります。

考え方2
 n角形のn個の頂点から2個を選び出せば、その2点を結んで1本の線分が引けます。
そのような2個の点の選び方は
 n2=n(n−1)/2 通り
です。このうち、n本は、n角形の辺で、残りが対角線です。
 n(n−1)/2−n=n(n−3)/2
より、対角線の本数は n(n−3)/2 本 となります。

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