Рассмотрим граф
с множеством вершин
, содержащем вершины треугольника, отмеченные точки и все точки пересечения отрезков. Легко посчитать, что
. Множеством рёбер
такого графа считаем все полученные отрезки между точками пересечения и на сторонах треугольника между отмеченными точками. Также легко посчитать, что
. Так вот, по формуле Эйлера, число граней
для плоского связного графа есть
. Следует также учесть, что в число граней для нашего треугольника входит и внешняя область по отношению к треугольнику, поэтому искомое число частиц равно:
Для пятиугольника я думаю, Вы разберётесь.