抽屜原理 桌上有十個蘋果,要把這十個蘋果放到九個抽屜里,無論怎樣放,有的抽屜可以放一個,有的可以放兩個,有的可以放五個,但最終我們會發(fā)現(xiàn)至少我們可以找到一個抽屜里面至少放兩個蘋果。
這一現(xiàn)象就是我們所說的抽屜原理。 抽屜原理的一般含義為:“如果每個抽屜代表一個集合,每一個蘋果就可以代表一個元素,假如有n+1或多于n+1個元素放到n個集合中去,其中必定至少有一個集合里至少有兩個元素?!?/p>
抽屜原理有時也被稱為鴿巢原理(“如果有五個鴿子籠,養(yǎng)鴿人養(yǎng)了6只鴿子,那么當(dāng)鴿子飛回籠中后,至少有一個籠子中裝有2只鴿子”)。它是德國數(shù)學(xué)家狄利克雷首先明確的提出來并用以證明一些數(shù)論中的問題,因此,也稱為狄利克雷原理。
它是組合數(shù)學(xué)中一個重要的原理。 一. 抽屜原理最常見的形式 原理1 把多于n個的物體放到n個抽屜里,則至少有一個抽屜里有2個或2個以上的物體。
[證明](反證法):如果每個抽屜至多只能放進(jìn)一個物體,那么物體的總數(shù)至多是n,而不是題設(shè)的n+k(k≥1),這不可能. 原理2 把多于mn個的物體放到n個抽屜里,則至少有一個抽屜里有m+1個或多于m+1個的物體。 [證明](反證法):若每個抽屜至多放進(jìn)m個物體,那么n個抽屜至多放進(jìn)mn個物體,與題設(shè)不符,故不可能. 原理1 2都是第一抽屜原理的表述 第二抽屜原理: 把(mn-1)個物體放入n個抽屜中,其中必有一個抽屜中至多有(m—1)個物體。
[證明](反證法):若每個抽屜都有不少于m個物體,則總共至少有mn個物體,與題設(shè)矛盾,故不可能 二.應(yīng)用抽屜原理解題 抽屜原理的內(nèi)容簡明樸素,易于接受,它在數(shù)學(xué)問題中有重要的作用。許多有關(guān)存在性的證明都可用它來解決。
例1:400人中至少有兩個人的生日相同. 解:將一年中的366天視為366個抽屜,400個人看作400個物體,由抽屜原理1可以得知:至少有兩人的生日相同. 又如:我們從街上隨便找來13人,就可斷定他們中至少有兩個人屬相相同. “從任意5雙手套中任取6只,其中至少有2只恰為一雙手套?!?“從數(shù)1,2,。
,10中任取6個數(shù),其中至少有2個數(shù)為奇偶性不同?!?例2: 幼兒園買來了不少白兔、熊貓、長頸鹿塑料玩具,每個小朋友任意選擇兩件,那么不管怎樣挑選,在任意七個小朋友中總有兩個彼此選的玩具都相同,試說明道理. 解 :從三種玩具中挑選兩件,搭配方式只能是下面六種:(兔、兔),(兔、熊貓),(兔、長頸鹿),(熊貓、熊貓),(熊貓、長頸鹿),(長頸鹿、長頸鹿)。
把每種搭配方式看作一個抽屜,把7個小朋友看作物體,那么根據(jù)原理1,至少有兩個物體要放進(jìn)同一個抽屜里,也就是說,至少兩人挑選玩具采用同一搭配方式,選的玩具相同. 上面數(shù)例論證的似乎都是“存在”、“總有”、“至少有”的問題,不錯,這正是抽屜原則的主要作用.(需要說明的是,運用抽屜原則只是肯定了“存在”、“總有”、“至少有”,卻不能確切地指出哪個抽屜里存在多少.) 抽屜原理雖然簡單,但應(yīng)用卻很廣泛,它可以解答很多有趣的問題,其中有些問題還具有相當(dāng)?shù)碾y度。下面我們來研究有關(guān)的一些問題。
(一) 整除問題 把所有整數(shù)按照除以某個自然數(shù)m的余數(shù)分為m類,叫做m的剩余類或同余類,用[0],[1],[2],…,[m-1]表示.每一個類含有無窮多個數(shù),例如[1]中含有1,m+1,2m+1,3m+1,….在研究與整除有關(guān)的問題時,常用剩余類作為抽屜.根據(jù)抽屜原理,可以證明:任意n+1個自然數(shù)中,總有兩個自然數(shù)的差是n的倍數(shù)。 例1 證明:任取8個自然數(shù),必有兩個數(shù)的差是7的倍數(shù)。
分析與解答 在與整除有關(guān)的問題中有這樣的性質(zhì),如果兩個整數(shù)a、b,它們除以自然數(shù)m的余數(shù)相同,那么它們的差a-b是m的倍數(shù).根據(jù)這個性質(zhì),本題只需證明這8個自然數(shù)中有2個自然數(shù),它們除以7的余數(shù)相同.我們可以把所有自然數(shù)按被7除所得的7種不同的余數(shù)0、1、2、3、4、5、6分成七類.也就是7個抽屜.任取8個自然數(shù),根據(jù)抽屜原理,必有兩個數(shù)在同一個抽屜中,也就是它們除以7的余數(shù)相同,因此這兩個數(shù)的差一定是7的倍數(shù)。 例2:對于任意的五個自然數(shù),證明其中必有3個數(shù)的和能被3整除. 證明∵任何數(shù)除以3所得余數(shù)只能是0,1,2,不妨分別構(gòu)造為3個抽屜: [0],[1],[2] ①若這五個自然數(shù)除以3后所得余數(shù)分別分布在這3個抽屜中,我們從這三個抽屜中各取1個,其和必能被3整除. ②若這5個余數(shù)分布在其中的兩個抽屜中,則其中必有一個抽屜,包含有3個余數(shù)(抽屜原理),而這三個余數(shù)之和或為0,或為3,或為6,故所對應(yīng)的3個自然數(shù)之和是3的倍數(shù). ③若這5個余數(shù)分布在其中的一個抽屜中,很顯然,必有3個自然數(shù)之和能被3整除. 例2′:對于任意的11個整數(shù),證明其中一定有6個數(shù),它們的和能被6整除. 證明:設(shè)這11個整數(shù)為:a1,a2,a3……a11 又6=2*3 ①先考慮被3整除的情形 由例2知,在11個任意整數(shù)中,必存在: 3|a1+a2+a3,不妨設(shè)a1+a2+a3=b1; 同理,剩下的8個任意整數(shù)中,由例2,必存在:3 | a4+a5+a6.設(shè)a4+a5+a6=b2; 同理,其余的5個任意整數(shù)中,有:3|a7+a8+a9,設(shè):a7+a8+a9=b3 ②再考慮b1、b2、b3被2整除. 依據(jù)抽屜原理,b1、b2、b3這三個整數(shù)中,至少有兩個是同奇或。
抽屜原理 一、知識要點 抽屜原理又稱鴿巢原理,它是組合數(shù)學(xué)的一個基本原理,最先是由德國數(shù)學(xué)家狹利克雷明確地提出來的,因此,也稱為狹利克雷原理。
把3個蘋果放進(jìn)2個抽屜里,一定有一個抽屜里放了2個或2個以上的蘋果。這個人所皆知的常識就是抽屜原理在日常生活中的體現(xiàn)。
用它可以解決一些相當(dāng)復(fù)雜甚至無從下手的問題。 原理1:把n+1個元素分成n類,不管怎么分,則一定有一類中有2個或2個以上的元素。
原理2:把m個元素任意放入n(n其中 k= (當(dāng)n能整除m時) 〔 〕+1 (當(dāng)n不能整除m時) (〔 〕表示不大于 的最大整數(shù),即 的整數(shù)部分) 原理3:把無窮多個元素放入有限個集合里,則一定有一個集合里含有無窮多個元素。 二、應(yīng)用抽屜原理解題的步驟 第一步:分析題意。
分清什么是“東西”,什么是“抽屜”,也就是什么作“東西”,什么可作“抽屜”。 第二步:制造抽屜。
這個是關(guān)鍵的一步,這一步就是如何設(shè)計抽屜。根據(jù)題目條件和結(jié)論,結(jié)合有關(guān)的數(shù)學(xué)知識,抓住最基本的數(shù)量關(guān)系,設(shè)計和確定解決問題所需的抽屜及其個數(shù),為使用抽屜鋪平道路。
第三步:運用抽屜原理。觀察題設(shè)條件,結(jié)合第二步,恰當(dāng)應(yīng)用各個原則或綜合運用幾個原則,以求問題之解決。
例1、教室里有5名學(xué)生正在做作業(yè),今天只有數(shù)學(xué)、英語、語文、地理四科作業(yè) 求證:這5名學(xué)生中,至少有兩個人在做同一科作業(yè)。 證明:將5名學(xué)生看作5個蘋果 將數(shù)學(xué)、英語、語文、地理作業(yè)各看成一個抽屜,共4個抽屜 由抽屜原理1,一定存在一個抽屜,在這個抽屜里至少有2個蘋果。
即至少有兩名學(xué)生在做同一科的作業(yè)。 例2、木箱里裝有紅色球3個、黃色球5個、藍(lán)色球7個,若蒙眼去摸,為保證取出的球中有兩個球的顏色相同,則最少要取出多少個球? 解:把3種顏色看作3個抽屜 若要符合題意,則小球的數(shù)目必須大于3 大于3的最小數(shù)字是4 故至少取出4個小球才能符合要求 答:最少要取出4個球。
例3、班上有50名學(xué)生,將書分給大家,至少要拿多少本,才能保證至少有一個學(xué)生能得到兩本或兩本以上的書。 解:把50名學(xué)生看作50個抽屜,把書看成蘋果 根據(jù)原理1,書的數(shù)目要比學(xué)生的人數(shù)多 即書至少需要50+1=51本 答:最少需要51本。
例4、在一條長100米的小路一旁植樹101棵,不管怎樣種,總有兩棵樹的距離不超過1米。 解:把這條小路分成每段1米長,共100段 每段看作是一個抽屜,共100個抽屜,把101棵樹看作是101個蘋果 于是101個蘋果放入100個抽屜中,至少有一個抽屜中有兩個蘋果 即至少有一段有兩棵或兩棵以上的樹 例5、11名學(xué)生到老師家借書,老師是書房中有A、B、C、D四類書,每名學(xué)生最多可借兩本不同類的書,最少借一本 試證明:必有兩個學(xué)生所借的書的類型相同 證明:若學(xué)生只借一本書,則不同的類型有A、B、C、D四種 若學(xué)生借兩本不同類型的書,則不同的類型有AB、AC、AD、BC、BD、CD六種 共有10種類型 把這10種類型看作10個“抽屜” 把11個學(xué)生看作11個“蘋果” 如果誰借哪種類型的書,就進(jìn)入哪個抽屜 由抽屜原理,至少有兩個學(xué)生,他們所借的書的類型相同 例6、有50名運動員進(jìn)行某個項目的單循環(huán)賽,如果沒有平局,也沒有全勝 試證明:一定有兩個運動員積分相同 證明:設(shè)每勝一局得一分 由于沒有平局,也沒有全勝,則得分情況只有1、2、3……49,只有49種可能 以這49種可能得分的情況為49個抽屜 現(xiàn)有50名運動員得分 則一定有兩名運動員得分相同 例7、體育用品倉庫里有許多足球、排球和籃球,某班50名同學(xué)來倉庫拿球,規(guī)定每個人至少拿1個球,至多拿2個球,問至少有幾名同學(xué)所拿的球種類是一致的? 解題關(guān)鍵:利用抽屜原理2。
解:根據(jù)規(guī)定,多有同學(xué)拿球的配組方式共有以下9種: {足}{排}{藍(lán)}{足足}{排排}{藍(lán)藍(lán)}{足排}{足藍(lán)}{排藍(lán)} 以這9種配組方式制造9個抽屜 將這50個同學(xué)看作蘋果 =5.5……5 由抽屜原理2k=〔 〕+1可得,至少有6人,他們所拿的球類是完全一致的分享給你的朋友。
把八個蘋果任意地放進(jìn)七個抽屜里,不論怎樣放,至少有一個抽屜放有兩個或兩個以上的蘋果。抽屜原則有時也被稱為鴿巢原理,它是德國數(shù)學(xué)家狄利克雷首先明確的提出來并用以證明一些數(shù)論中的問題,因此,也稱為狄利克雷原則。它是組合數(shù)學(xué)中一個重要的原理。把它推廣到一般情形有以下幾種表現(xiàn)形式。
形式一:證明:設(shè)把n+1個元素分為n個集合A1,A2,…,An,用a1,a2,…,an表示這n個集合里相應(yīng)的元素個數(shù),需要證明至少存在某個ai大于或等于2(用反證法)假設(shè)結(jié)論不成立,即對每一個ai都有aia1+a2+…+an≤1+1+…+1=n形式二:設(shè)把n?m+1個元素分為n個集合A1,A2,…,An,用a1,a2,…,an表示這n個集合里相應(yīng)的元素個數(shù),需要證明至少存在某個ai大于或等于m+1。用反證法)假設(shè)結(jié)論不成立,即對每一個ai都有aia1+a2+…+an≤m+m+…+m=n?mn個m 這與題設(shè)相矛盾。所以,至少有存在一個ai≥m+1
高斯函數(shù):對任意的實數(shù)x,[x]表示“不大于x的最大整數(shù)”.
例如:[3.5]=3,[2.9]=2,[-2.5]=-3,[7]=7,……一般地,我們有:[x]≤x形式三:證明:設(shè)把n個元素分為k個集合A1,A2,…,Ak,用a1,a2,…,ak表示這k個集合里相應(yīng)的元素個數(shù),需要證明至少存在某個ai大于或等于[n/k]。(用反證法)假設(shè)結(jié)論不成立,即對每一個ai都有aia1+a2+…+akk個[n/k] ∴ a1+a2+…+ak形式四:證明:設(shè)把q1+q2+…+qn-n+1個元素分為n個集合A1,A2,…,An,用a1,a2,…,an表示這n個集合里相應(yīng)的元素個數(shù),需要證明至少存在某個i,使得ai大于或等于qi。(用反證法)假設(shè)結(jié)論不成立,即對每一個ai都有ai所以,假設(shè)不成立,故必有一個i,在第i個集合中元素個數(shù)ai≥qi
形式五:證明:(用反證法)將無窮多個元素分為有限個集合,假設(shè)這有限個集合中的元素的個數(shù)都是有限個,則有限個有限數(shù)相加,所得的數(shù)必是有限數(shù),這就與題設(shè)產(chǎn)生矛盾,所以,假設(shè)不成立,故必有一個集合含有無窮多個元素。
抽屜原理 一、知識要點 抽屜原理又稱鴿巢原理,它是組合數(shù)學(xué)的一個基本原理,最先是由德國數(shù)學(xué)家狹利克雷明確地提出來的,因此,也稱為狹利克雷原理。
把3個蘋果放進(jìn)2個抽屜里,一定有一個抽屜里放了2個或2個以上的蘋果。這個人所皆知的常識就是抽屜原理在日常生活中的體現(xiàn)。
用它可以解決一些相當(dāng)復(fù)雜甚至無從下手的問題。原理1:把n+1個元素分成n類,不管怎么分,則一定有一類中有2個或2個以上的元素。
原理2:把m個元素任意放入n(n 其中 k= (當(dāng)n能整除m時) 〔 〕+1 (當(dāng)n不能整除m時) (〔 〕表示不大于 的最大整數(shù),即 的整數(shù)部分) 原理3:把無窮多個元素放入有限個集合里,則一定有一個集合里含有無窮多個元素。二、應(yīng)用抽屜原理解題的步驟 第一步:分析題意。
分清什么是“東西”,什么是“抽屜”,也就是什么作“東西”,什么可作“抽屜”。第二步:制造抽屜。
這個是關(guān)鍵的一步,這一步就是如何設(shè)計抽屜。根據(jù)題目條件和結(jié)論,結(jié)合有關(guān)的數(shù)學(xué)知識,抓住最基本的數(shù)量關(guān)系,設(shè)計和確定解決問題所需的抽屜及其個數(shù),為使用抽屜鋪平道路。
第三步:運用抽屜原理。觀察題設(shè)條件,結(jié)合第二步,恰當(dāng)應(yīng)用各個原則或綜合運用幾個原則,以求問題之解決。
例1、教室里有5名學(xué)生正在做作業(yè),今天只有數(shù)學(xué)、英語、語文、地理四科作業(yè) 求證:這5名學(xué)生中,至少有兩個人在做同一科作業(yè)。證明:將5名學(xué)生看作5個蘋果 將數(shù)學(xué)、英語、語文、地理作業(yè)各看成一個抽屜,共4個抽屜 由抽屜原理1,一定存在一個抽屜,在這個抽屜里至少有2個蘋果。
即至少有兩名學(xué)生在做同一科的作業(yè)。例2、木箱里裝有紅色球3個、黃色球5個、藍(lán)色球7個,若蒙眼去摸,為保證取出的球中有兩個球的顏色相同,則最少要取出多少個球?解:把3種顏色看作3個抽屜 若要符合題意,則小球的數(shù)目必須大于3 大于3的最小數(shù)字是4 故至少取出4個小球才能符合要求 答:最少要取出4個球。
例3、班上有50名學(xué)生,將書分給大家,至少要拿多少本,才能保證至少有一個學(xué)生能得到兩本或兩本以上的書。解:把50名學(xué)生看作50個抽屜,把書看成蘋果 根據(jù)原理1,書的數(shù)目要比學(xué)生的人數(shù)多 即書至少需要50+1=51本 答:最少需要51本。
例4、在一條長100米的小路一旁植樹101棵,不管怎樣種,總有兩棵樹的距離不超過1米。解:把這條小路分成每段1米長,共100段 每段看作是一個抽屜,共100個抽屜,把101棵樹看作是101個蘋果 于是101個蘋果放入100個抽屜中,至少有一個抽屜中有兩個蘋果 即至少有一段有兩棵或兩棵以上的樹 例5、11名學(xué)生到老師家借書,老師是書房中有A、B、C、D四類書,每名學(xué)生最多可借兩本不同類的書,最少借一本 試證明:必有兩個學(xué)生所借的書的類型相同 證明:若學(xué)生只借一本書,則不同的類型有A、B、C、D四種 若學(xué)生借兩本不同類型的書,則不同的類型有AB、AC、AD、BC、BD、CD六種 共有10種類型 把這10種類型看作10個“抽屜” 把11個學(xué)生看作11個“蘋果” 如果誰借哪種類型的書,就進(jìn)入哪個抽屜 由抽屜原理,至少有兩個學(xué)生,他們所借的書的類型相同 例6、有50名運動員進(jìn)行某個項目的單循環(huán)賽,如果沒有平局,也沒有全勝 試證明:一定有兩個運動員積分相同 證明:設(shè)每勝一局得一分 由于沒有平局,也沒有全勝,則得分情況只有1、2、3……49,只有49種可能 以這49種可能得分的情況為49個抽屜 現(xiàn)有50名運動員得分 則一定有兩名運動員得分相同 例7、體育用品倉庫里有許多足球、排球和籃球,某班50名同學(xué)來倉庫拿球,規(guī)定每個人至少拿1個球,至多拿2個球,問至少有幾名同學(xué)所拿的球種類是一致的?解題關(guān)鍵:利用抽屜原理2。
解:根據(jù)規(guī)定,多有同學(xué)拿球的配組方式共有以下9種:{足}{排}{藍(lán)}{足足}{排排}{藍(lán)藍(lán)}{足排}{足藍(lán)}{排藍(lán)} 以這9種配組方式制造9個抽屜 將這50個同學(xué)看作蘋果 =5.5……5 由抽屜原理2k=〔 〕+1可得,至少有6人,他們所拿的球類是完全一致的。
桌上有十個蘋果,要把這十個蘋果放到九個抽屜里,無論怎樣放,有的抽屜可以放一個,有的可以放兩個,有的可以放五個,但最終我們會發(fā)現(xiàn)至少我們可以找到一個抽屜里面至少放兩個蘋果。這一現(xiàn)象就是我們所說的抽屜原理。
抽屜原理的一般含義為:“如果每個抽屜代表一個集合,每一個蘋果就可以代表一個元素,假如有n+1或多于n+1個元素放到n個集合中去,其中必定至少有一個集合里至少有兩個元素?!?
抽屜原理有時也被稱為鴿巢原理(“如果有五個鴿子籠,養(yǎng)鴿人養(yǎng)了6只鴿子,那么當(dāng)鴿子飛回籠中后,至少有一個籠子中裝有2只鴿子”)。它是德國數(shù)學(xué)家狄利克雷首先明確的提出來并用以證明一些數(shù)論中的問題,因此,也稱為狄利克雷原理。它是組合數(shù)學(xué)中一個重要的原理。
一. 抽屜原理最常見的形式
原理1 把多于n個的物體放到n個抽屜里,則至少有一個抽屜里有2個或2個以上的物體。
[證明](反證法):如果每個抽屜至多只能放進(jìn)一個物體,那么物體的總數(shù)至多是n,而不是題設(shè)的n+k(k≥1),這不可能.
原理2 把多于mn個的物體放到n個抽屜里,則至少有一個抽屜里有m+1個或多于m+1個的物體。
[證明](反證法):若每個抽屜至多放進(jìn)m個物體,那么n個抽屜至多放進(jìn)mn個物體,與題設(shè)不符,故不可能.
原理1 2都是第一抽屜原理的表述
第二抽屜原理:
把(mn-1)個物體放入n個抽屜中,其中必有一個抽屜中至多有(m—1)個物體。
[證明](反證法):若每個抽屜都有不少于m個物體,則總共至少有mn個物體,與題設(shè)矛盾,故不可能
參考資料:/view/8899.htm
聲明:本網(wǎng)站尊重并保護(hù)知識產(chǎn)權(quán),根據(jù)《信息網(wǎng)絡(luò)傳播權(quán)保護(hù)條例》,如果我們轉(zhuǎn)載的作品侵犯了您的權(quán)利,請在一個月內(nèi)通知我們,我們會及時刪除。
蜀ICP備2020033479號-4 Copyright ? 2016 學(xué)習(xí)鳥. 頁面生成時間:3.184秒