抽屉原理 桌上有十个苹果,要把这十个苹果放到九个抽屉里,无论怎样放,有的抽屉可以放一个,有的可以放两个,有的可以放五个,但最终我们会发现至少我们可以找到一个抽屉里面至少放两个苹果。
这一现象就是我们所说的抽屉原理。 抽屉原理的一般含义为:“如果每个抽屉代表一个集合,每一个苹果就可以代表一个元素,假如有n+1或多于n+1个元素放到n个集合中去,其中必定至少有一个集合里至少有两个元素。”
抽屉原理有时也被称为鸽巢原理(“如果有五个鸽子笼,养鸽人养了6只鸽子,那么当鸽子飞回笼中后,至少有一个笼子中装有2只鸽子”)。它是德国数学家狄利克雷首先明确的提出来并用以证明一些数论中的问题,因此,也称为狄利克雷原理。
它是组合数学中一个重要的原理。 一. 抽屉原理最常见的形式 原理1 把多于n个的物体放到n个抽屉里,则至少有一个抽屉里有2个或2个以上的物体。
[证明](反证法):如果每个抽屉至多只能放进一个物体,那么物体的总数至多是n,而不是题设的n+k(k≥1),这不可能. 原理2 把多于mn个的物体放到n个抽屉里,则至少有一个抽屉里有m+1个或多于m+1个的物体。 [证明](反证法):若每个抽屉至多放进m个物体,那么n个抽屉至多放进mn个物体,与题设不符,故不可能. 原理1 2都是第一抽屉原理的表述 第二抽屉原理: 把(mn-1)个物体放入n个抽屉中,其中必有一个抽屉中至多有(m—1)个物体。
[证明](反证法):若每个抽屉都有不少于m个物体,则总共至少有mn个物体,与题设矛盾,故不可能 二.应用抽屉原理解题 抽屉原理的内容简明朴素,易于接受,它在数学问题中有重要的作用。许多有关存在性的证明都可用它来解决。
例1:400人中至少有两个人的生日相同. 解:将一年中的366天视为366个抽屉,400个人看作400个物体,由抽屉原理1可以得知:至少有两人的生日相同. 又如:我们从街上随便找来13人,就可断定他们中至少有两个人属相相同. “从任意5双手套中任取6只,其中至少有2只恰为一双手套。” “从数1,2,。
,10中任取6个数,其中至少有2个数为奇偶性不同。” 例2: 幼儿园买来了不少白兔、熊猫、长颈鹿塑料玩具,每个小朋友任意选择两件,那么不管怎样挑选,在任意七个小朋友中总有两个彼此选的玩具都相同,试说明道理. 解 :从三种玩具中挑选两件,搭配方式只能是下面六种:(兔、兔),(兔、熊猫),(兔、长颈鹿),(熊猫、熊猫),(熊猫、长颈鹿),(长颈鹿、长颈鹿)。
把每种搭配方式看作一个抽屉,把7个小朋友看作物体,那么根据原理1,至少有两个物体要放进同一个抽屉里,也就是说,至少两人挑选玩具采用同一搭配方式,选的玩具相同. 上面数例论证的似乎都是“存在”、“总有”、“至少有”的问题,不错,这正是抽屉原则的主要作用.(需要说明的是,运用抽屉原则只是肯定了“存在”、“总有”、“至少有”,却不能确切地指出哪个抽屉里存在多少.) 抽屉原理虽然简单,但应用却很广泛,它可以解答很多有趣的问题,其中有些问题还具有相当的难度。下面我们来研究有关的一些问题。
(一) 整除问题 把所有整数按照除以某个自然数m的余数分为m类,叫做m的剩余类或同余类,用[0],[1],[2],…,[m-1]表示.每一个类含有无穷多个数,例如[1]中含有1,m+1,2m+1,3m+1,….在研究与整除有关的问题时,常用剩余类作为抽屉.根据抽屉原理,可以证明:任意n+1个自然数中,总有两个自然数的差是n的倍数。 例1 证明:任取8个自然数,必有两个数的差是7的倍数。
分析与解答 在与整除有关的问题中有这样的性质,如果两个整数a、b,它们除以自然数m的余数相同,那么它们的差a-b是m的倍数.根据这个性质,本题只需证明这8个自然数中有2个自然数,它们除以7的余数相同.我们可以把所有自然数按被7除所得的7种不同的余数0、1、2、3、4、5、6分成七类.也就是7个抽屉.任取8个自然数,根据抽屉原理,必有两个数在同一个抽屉中,也就是它们除以7的余数相同,因此这两个数的差一定是7的倍数。 例2:对于任意的五个自然数,证明其中必有3个数的和能被3整除. 证明∵任何数除以3所得余数只能是0,1,2,不妨分别构造为3个抽屉: [0],[1],[2] ①若这五个自然数除以3后所得余数分别分布在这3个抽屉中,我们从这三个抽屉中各取1个,其和必能被3整除. ②若这5个余数分布在其中的两个抽屉中,则其中必有一个抽屉,包含有3个余数(抽屉原理),而这三个余数之和或为0,或为3,或为6,故所对应的3个自然数之和是3的倍数. ③若这5个余数分布在其中的一个抽屉中,很显然,必有3个自然数之和能被3整除. 例2′:对于任意的11个整数,证明其中一定有6个数,它们的和能被6整除. 证明:设这11个整数为:a1,a2,a3……a11 又6=2*3 ①先考虑被3整除的情形 由例2知,在11个任意整数中,必存在: 3|a1+a2+a3,不妨设a1+a2+a3=b1; 同理,剩下的8个任意整数中,由例2,必存在:3 | a4+a5+a6.设a4+a5+a6=b2; 同理,其余的5个任意整数中,有:3|a7+a8+a9,设:a7+a8+a9=b3 ②再考虑b1、b2、b3被2整除. 依据抽屉原理,b1、b2、b3这三个整数中,至少有两个是同奇或。
抽屉原理 一、知识要点 抽屉原理又称鸽巢原理,它是组合数学的一个基本原理,最先是由德国数学家狭利克雷明确地提出来的,因此,也称为狭利克雷原理。
把3个苹果放进2个抽屉里,一定有一个抽屉里放了2个或2个以上的苹果。这个人所皆知的常识就是抽屉原理在日常生活中的体现。
用它可以解决一些相当复杂甚至无从下手的问题。 原理1:把n+1个元素分成n类,不管怎么分,则一定有一类中有2个或2个以上的元素。
原理2:把m个元素任意放入n(n其中 k= (当n能整除m时) 〔 〕+1 (当n不能整除m时) (〔 〕表示不大于 的最大整数,即 的整数部分) 原理3:把无穷多个元素放入有限个集合里,则一定有一个集合里含有无穷多个元素。 二、应用抽屉原理解题的步骤 第一步:分析题意。
分清什么是“东西”,什么是“抽屉”,也就是什么作“东西”,什么可作“抽屉”。 第二步:制造抽屉。
这个是关键的一步,这一步就是如何设计抽屉。根据题目条件和结论,结合有关的数学知识,抓住最基本的数量关系,设计和确定解决问题所需的抽屉及其个数,为使用抽屉铺平道路。
第三步:运用抽屉原理。观察题设条件,结合第二步,恰当应用各个原则或综合运用几个原则,以求问题之解决。
例1、教室里有5名学生正在做作业,今天只有数学、英语、语文、地理四科作业 求证:这5名学生中,至少有两个人在做同一科作业。 证明:将5名学生看作5个苹果 将数学、英语、语文、地理作业各看成一个抽屉,共4个抽屉 由抽屉原理1,一定存在一个抽屉,在这个抽屉里至少有2个苹果。
即至少有两名学生在做同一科的作业。 例2、木箱里装有红色球3个、黄色球5个、蓝色球7个,若蒙眼去摸,为保证取出的球中有两个球的颜色相同,则最少要取出多少个球? 解:把3种颜色看作3个抽屉 若要符合题意,则小球的数目必须大于3 大于3的最小数字是4 故至少取出4个小球才能符合要求 答:最少要取出4个球。
例3、班上有50名学生,将书分给大家,至少要拿多少本,才能保证至少有一个学生能得到两本或两本以上的书。 解:把50名学生看作50个抽屉,把书看成苹果 根据原理1,书的数目要比学生的人数多 即书至少需要50+1=51本 答:最少需要51本。
例4、在一条长100米的小路一旁植树101棵,不管怎样种,总有两棵树的距离不超过1米。 解:把这条小路分成每段1米长,共100段 每段看作是一个抽屉,共100个抽屉,把101棵树看作是101个苹果 于是101个苹果放入100个抽屉中,至少有一个抽屉中有两个苹果 即至少有一段有两棵或两棵以上的树 例5、11名学生到老师家借书,老师是书房中有A、B、C、D四类书,每名学生最多可借两本不同类的书,最少借一本 试证明:必有两个学生所借的书的类型相同 证明:若学生只借一本书,则不同的类型有A、B、C、D四种 若学生借两本不同类型的书,则不同的类型有AB、AC、AD、BC、BD、CD六种 共有10种类型 把这10种类型看作10个“抽屉” 把11个学生看作11个“苹果” 如果谁借哪种类型的书,就进入哪个抽屉 由抽屉原理,至少有两个学生,他们所借的书的类型相同 例6、有50名运动员进行某个项目的单循环赛,如果没有平局,也没有全胜 试证明:一定有两个运动员积分相同 证明:设每胜一局得一分 由于没有平局,也没有全胜,则得分情况只有1、2、3……49,只有49种可能 以这49种可能得分的情况为49个抽屉 现有50名运动员得分 则一定有两名运动员得分相同 例7、体育用品仓库里有许多足球、排球和篮球,某班50名同学来仓库拿球,规定每个人至少拿1个球,至多拿2个球,问至少有几名同学所拿的球种类是一致的? 解题关键:利用抽屉原理2。
解:根据规定,多有同学拿球的配组方式共有以下9种: {足}{排}{蓝}{足足}{排排}{蓝蓝}{足排}{足蓝}{排蓝} 以这9种配组方式制造9个抽屉 将这50个同学看作苹果 =5.5……5 由抽屉原理2k=〔 〕+1可得,至少有6人,他们所拿的球类是完全一致的分享给你的朋友。
把八个苹果任意地放进七个抽屉里,不论怎样放,至少有一个抽屉放有两个或两个以上的苹果。抽屉原则有时也被称为鸽巢原理,它是德国数学家狄利克雷首先明确的提出来并用以证明一些数论中的问题,因此,也称为狄利克雷原则。它是组合数学中一个重要的原理。把它推广到一般情形有以下几种表现形式。
形式一:证明:设把n+1个元素分为n个集合A1,A2,…,An,用a1,a2,…,an表示这n个集合里相应的元素个数,需要证明至少存在某个ai大于或等于2(用反证法)假设结论不成立,即对每一个ai都有aia1+a2+…+an≤1+1+…+1=n形式二:设把n•m+1个元素分为n个集合A1,A2,…,An,用a1,a2,…,an表示这n个集合里相应的元素个数,需要证明至少存在某个ai大于或等于m+1。用反证法)假设结论不成立,即对每一个ai都有aia1+a2+…+an≤m+m+…+m=n•mn个m 这与题设相矛盾。所以,至少有存在一个ai≥m+1
高斯函数:对任意的实数x,[x]表示“不大于x的最大整数”.
例如:[3.5]=3,[2.9]=2,[-2.5]=-3,[7]=7,……一般地,我们有:[x]≤x形式三:证明:设把n个元素分为k个集合A1,A2,…,Ak,用a1,a2,…,ak表示这k个集合里相应的元素个数,需要证明至少存在某个ai大于或等于[n/k]。(用反证法)假设结论不成立,即对每一个ai都有aia1+a2+…+akk个[n/k] ∴ a1+a2+…+ak形式四:证明:设把q1+q2+…+qn-n+1个元素分为n个集合A1,A2,…,An,用a1,a2,…,an表示这n个集合里相应的元素个数,需要证明至少存在某个i,使得ai大于或等于qi。(用反证法)假设结论不成立,即对每一个ai都有ai所以,假设不成立,故必有一个i,在第i个集合中元素个数ai≥qi
形式五:证明:(用反证法)将无穷多个元素分为有限个集合,假设这有限个集合中的元素的个数都是有限个,则有限个有限数相加,所得的数必是有限数,这就与题设产生矛盾,所以,假设不成立,故必有一个集合含有无穷多个元素。
抽屉原理 一、知识要点 抽屉原理又称鸽巢原理,它是组合数学的一个基本原理,最先是由德国数学家狭利克雷明确地提出来的,因此,也称为狭利克雷原理。
把3个苹果放进2个抽屉里,一定有一个抽屉里放了2个或2个以上的苹果。这个人所皆知的常识就是抽屉原理在日常生活中的体现。
用它可以解决一些相当复杂甚至无从下手的问题。原理1:把n+1个元素分成n类,不管怎么分,则一定有一类中有2个或2个以上的元素。
原理2:把m个元素任意放入n(n 其中 k= (当n能整除m时) 〔 〕+1 (当n不能整除m时) (〔 〕表示不大于 的最大整数,即 的整数部分) 原理3:把无穷多个元素放入有限个集合里,则一定有一个集合里含有无穷多个元素。二、应用抽屉原理解题的步骤 第一步:分析题意。
分清什么是“东西”,什么是“抽屉”,也就是什么作“东西”,什么可作“抽屉”。第二步:制造抽屉。
这个是关键的一步,这一步就是如何设计抽屉。根据题目条件和结论,结合有关的数学知识,抓住最基本的数量关系,设计和确定解决问题所需的抽屉及其个数,为使用抽屉铺平道路。
第三步:运用抽屉原理。观察题设条件,结合第二步,恰当应用各个原则或综合运用几个原则,以求问题之解决。
例1、教室里有5名学生正在做作业,今天只有数学、英语、语文、地理四科作业 求证:这5名学生中,至少有两个人在做同一科作业。证明:将5名学生看作5个苹果 将数学、英语、语文、地理作业各看成一个抽屉,共4个抽屉 由抽屉原理1,一定存在一个抽屉,在这个抽屉里至少有2个苹果。
即至少有两名学生在做同一科的作业。例2、木箱里装有红色球3个、黄色球5个、蓝色球7个,若蒙眼去摸,为保证取出的球中有两个球的颜色相同,则最少要取出多少个球?解:把3种颜色看作3个抽屉 若要符合题意,则小球的数目必须大于3 大于3的最小数字是4 故至少取出4个小球才能符合要求 答:最少要取出4个球。
例3、班上有50名学生,将书分给大家,至少要拿多少本,才能保证至少有一个学生能得到两本或两本以上的书。解:把50名学生看作50个抽屉,把书看成苹果 根据原理1,书的数目要比学生的人数多 即书至少需要50+1=51本 答:最少需要51本。
例4、在一条长100米的小路一旁植树101棵,不管怎样种,总有两棵树的距离不超过1米。解:把这条小路分成每段1米长,共100段 每段看作是一个抽屉,共100个抽屉,把101棵树看作是101个苹果 于是101个苹果放入100个抽屉中,至少有一个抽屉中有两个苹果 即至少有一段有两棵或两棵以上的树 例5、11名学生到老师家借书,老师是书房中有A、B、C、D四类书,每名学生最多可借两本不同类的书,最少借一本 试证明:必有两个学生所借的书的类型相同 证明:若学生只借一本书,则不同的类型有A、B、C、D四种 若学生借两本不同类型的书,则不同的类型有AB、AC、AD、BC、BD、CD六种 共有10种类型 把这10种类型看作10个“抽屉” 把11个学生看作11个“苹果” 如果谁借哪种类型的书,就进入哪个抽屉 由抽屉原理,至少有两个学生,他们所借的书的类型相同 例6、有50名运动员进行某个项目的单循环赛,如果没有平局,也没有全胜 试证明:一定有两个运动员积分相同 证明:设每胜一局得一分 由于没有平局,也没有全胜,则得分情况只有1、2、3……49,只有49种可能 以这49种可能得分的情况为49个抽屉 现有50名运动员得分 则一定有两名运动员得分相同 例7、体育用品仓库里有许多足球、排球和篮球,某班50名同学来仓库拿球,规定每个人至少拿1个球,至多拿2个球,问至少有几名同学所拿的球种类是一致的?解题关键:利用抽屉原理2。
解:根据规定,多有同学拿球的配组方式共有以下9种:{足}{排}{蓝}{足足}{排排}{蓝蓝}{足排}{足蓝}{排蓝} 以这9种配组方式制造9个抽屉 将这50个同学看作苹果 =5.5……5 由抽屉原理2k=〔 〕+1可得,至少有6人,他们所拿的球类是完全一致的。
桌上有十个苹果,要把这十个苹果放到九个抽屉里,无论怎样放,有的抽屉可以放一个,有的可以放两个,有的可以放五个,但最终我们会发现至少我们可以找到一个抽屉里面至少放两个苹果。这一现象就是我们所说的抽屉原理。
抽屉原理的一般含义为:“如果每个抽屉代表一个集合,每一个苹果就可以代表一个元素,假如有n+1或多于n+1个元素放到n个集合中去,其中必定至少有一个集合里至少有两个元素。”
抽屉原理有时也被称为鸽巢原理(“如果有五个鸽子笼,养鸽人养了6只鸽子,那么当鸽子飞回笼中后,至少有一个笼子中装有2只鸽子”)。它是德国数学家狄利克雷首先明确的提出来并用以证明一些数论中的问题,因此,也称为狄利克雷原理。它是组合数学中一个重要的原理。
一. 抽屉原理最常见的形式
原理1 把多于n个的物体放到n个抽屉里,则至少有一个抽屉里有2个或2个以上的物体。
[证明](反证法):如果每个抽屉至多只能放进一个物体,那么物体的总数至多是n,而不是题设的n+k(k≥1),这不可能.
原理2 把多于mn个的物体放到n个抽屉里,则至少有一个抽屉里有m+1个或多于m+1个的物体。
[证明](反证法):若每个抽屉至多放进m个物体,那么n个抽屉至多放进mn个物体,与题设不符,故不可能.
原理1 2都是第一抽屉原理的表述
第二抽屉原理:
把(mn-1)个物体放入n个抽屉中,其中必有一个抽屉中至多有(m—1)个物体。
[证明](反证法):若每个抽屉都有不少于m个物体,则总共至少有mn个物体,与题设矛盾,故不可能
参考资料:/view/8899.htm
声明:本网站尊重并保护知识产权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果我们转载的作品侵犯了您的权利,请在一个月内通知我们,我们会及时删除。
蜀ICP备2020033479号-4 Copyright © 2016 学习鸟. 页面生成时间:3.184秒