Среди множества исходных отрезков уже могут быть самопересекающиеся, так что этот случай исключаем
Треугольник является самопересекающейся ломаной?
Если 1-е верно, а 2-е нет, то:
Можно попробовать начать строить ломаную изнутри кучи отрезков. Причем на каждом шаге присоединять ближайший ко множеству точек отрезок (близость определяем длиной перпендикуляра от точки до отрезка). В силу максимальной близости отрезка связывающий отрезок от ближайшей точки ломаной, до ближайшей точки добавляемого отрезка ни один исходный отрезок не пересечет.