组合数学(1)—抽屉原理
组合数学-第十四节:抽屉原理1
抽屉原理(一)抽屉原理并无深奥之处,其正确性也是显而易见的,但利用它可以解决很多有趣的组合问题,得到一些很重要的结论,它在数学历史上起着很重要的作用。
一:抽屉原理的简单形式:1:如果把n+1个物品放入n 个盒子中,那么至少有一个盒子中有两个或更多的物品。
证明:如果每个盒子中至多有一个物品,那么n 个盒子中至多有n 个物品,与有n+1个物品矛盾。
说明:抽屉原理只是断言存在一个盒子,该盒子中有两个或两个以上的物品,但它并没指出是哪个盒子,要知道哪个盒子,则只能逐个检查这些盒子。
所以,这个原理只能用来证明某种安排的存在性。
例1:在边长为1的正方形内任取5点,则其中至少有两点,它们之间的距离不超过22。
证明:把边长为1的正方形分成4个边长为21的小正方形,至少有两点落在一个正方形内。
例2:给出m 个整数,1a 2a ….m a 。
证明:必存在整数k,l (0m l k ≤≤ ),使得: m )....(21l k k a a a +++++证明:构造部分和序列:m m a a a s a a s a s +++=+==..........2121211则有如下两种可能:(1) 若存在h()1m h ≤≤,使得m h s .此时,取k=0,l=h 即满足。
(2) 若对任一整数i ,均有m 不整除i s ()1m i ≤≤,令)(m o d m s r i i ≡,则有11-≤≤m r i ()1m i ≤≤,这样,m 个余数均在1到m-1之间,由抽屉原理知,存在整数()m l k l k ≤≤≠,1,使得l k r r =,不妨设k l ,则:()()k l k k l k k a a a a a a a a a a ++-++++++=+++++..............112121=()()m r r s s k l k l mod -≡-=0()m mod .综合(1)(2)知结论成立。
例3:一个棋手有11周时间准备锦标赛,他决定每天至少下一盘棋,一周中下棋的次数不能多于12次,证明:在此期间的连续一些天中他正好下棋21次。
什么叫抽屉原理
什么叫抽屉原理什么叫抽屉原理参考资料一:抽屉原理修改词条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。
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。
[1]基本说甜蜜爱情签名抽屉原理示意图桌上有十个苹果,要把这十个苹果放到九个抽屉里,无论怎样放,有的抽屉能够放一个,有的能够放两个,有的能够放五个,但最终我们会发现至少我们能够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。
[2]抽屉原理的一般含义为:“如果每个抽屉代表一个集合,每一个苹果就能够代表一个元素,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。
”[由整理]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。
参考资料二:情侣资料什么是抽屉原理?(1)举例桌上有十个苹果,要把这十个苹果放到九个抽屉里,无论怎样放,有的抽屉能够放一个,有的能够放两个,有的能够放五个,但最终我们会发现至少我们能够找到一个抽屉里面至少放两个苹果。
(2)定义一般状况下,把n+1或多于n+1个苹果放到n个抽屉里,其中必定至少有一个抽屉里至少有两个苹果。
我们称这种现象为抽屉原理。
参考资料三: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,有的抽屉能够放一个,有的能够放两个,有的能够放五个,但最终我们会发现至少我们能够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,每一个苹果就能够代表一个元素,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。
组合数学(1)—抽屉原理
组合数学(1)——抽屉原理姓名____________抽屉原理:第一题组例1、一个边长为1,锐角为60的菱形,被三个相等的圆所覆盖,求最小的可能半径.例2、111个点放在一个边长为15的正三角形中,证明用一个直径为3的圆可以盖住上述点中的至少3个.例3、证明任何十个不同的两位数组成的集合中必能选出两个不相交的子集,使每个子集内各数之和相等.例4、将平面上的每个点以红蓝两色之一着色,证明存在这样的两个相似三角形它们相似比为2009,并且每个三角形的三个顶点同色.例5、对正2000边形的顶点两染色,证明至少有100个同色等腰三角形,它们颜色全相同且彼此全等.例6、已知49个正整数的集合M,M中的每个数的质因数不大于10,证明M中有4个互不相同的元素,它们乘积等于某个整数的四次方.n中至少有一个数被n整例7、设n是大于1的奇数,证明12-22-,123-,…,1除.例8、证明:在任何六个人的聚会上,总有三个人互相认识或者互相不认识.例9、单位圆上任意投放6点,求证至少有两点距离不大于1.例10、对于整数4n,求出最小的整数)≥f,使得对于任何正整数m,集合(nmmf元子集中,均有至少3个两两互素的元素.+n(nm 的任一个),}1,,1{-+例11、一个国际社团的成员来自6个国家,共有成员1978人,用1,2,…,1978对他们进行编号,证明:该社团至少有一个成员,其编号与他的两个同胞的编号之和相等,或是他的一个同胞编号的两倍.第二题组例1、设k 为给定的正整数,试求最小的正整数n ,使得对任意n 个整数,其中总存在两个整数,它们的和或差被k 2整除.例2、设α是正实数,n 为正整数,求证:存在正整数q p ,,使npp q 1||≤-α例3、从数1,2,3,…,2005中删去一些数,使得剩下的数中任何一个数都不等于其余任意两个不同的数的积,问最少要删去多少个数才能做到这一点?例4、设4 n ,n a a a ,,,21 是开区间)2,0(n 内互不相同的整数.证明:存在},,,{21n a a a 的一个子集,它的所有元素之和被n 2整除.例5、49个学生解3个问题,每个题的得分是0到7分的整数,求证:存在两个学生A 和B ,对每个问题,A 的得分不少于B .例6、设r n ,是给定的正整数,试确定最小的正整数m ,使将集合},,3,2,1{n S =任意剖分为r 个两两不相交的集合r A A A ,,,21 之后,都存在两个数b a ,属于同一个集合)1(r i A i ≤≤并且满足:b nn a b 1+≤<.例7、平面内任给)4(≥n n 个点,其中任意4点不共面,若这些点之间连有1]4[2+n 条线段,则存在两个有公共边的三角形.例8、有17位科学家,其中每位科学家都同其他所有人通信,他们在通信时只讨论了三个问题,且每两位科学家之间只讨论一个题目,证明至少要三位科学家,他们互相讨论的是同一个题目.抽屉原理作业:1、是否存在(1)4个(2)5个不同的正整数,他们中任意三个数之和是素数?2、在面积为1的ABC ∆内任意放入7个点,其中任意3点不共线,证明:这7个点中必有3个点,以它们为顶点的三角形的面积不大于41.3、设}2005,,3,2,1{ =S ,问从S 中最多能选出多少个数,使得其中任何两数之和都不能被它们的差整除?4、设}2000,,3,2,1{ =S ,M 是S 的一个子集且M 中任意两数之差都不等于5或8,问M 中最多有多少个元素?抽屉原理11 5、今有7个男孩,其中每个人在其余6人中都至少有3个亲兄弟,求证着7个男孩全是亲兄弟.6、10人到书店去买书,已知:(1)每人都买了3种书;(2)任何两人都至少有一种相同.问:购买人数最多的一种书最少有几个人买?7、平面上每个点都以红蓝色之一着色,证明:(1)对任意实数a ,存在边长为a a a 2,3,且三个顶点同色的直角三角形;(2)存在两个相似三角形,它们的相似比为1995,并且每个三角形的三个顶点同色.。
抽屉原理及其简单应用
抽屉原理及其简单应用一、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狄利克雷明确地提出来的,因此,也称为狄利克雷原理。
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≤m)个集合,则一定有一个集合至少要有k个元素。
其中k=m/n(当n能整除m时)或k=〔m/n〕+1(当n不能整除m时),这里〔m/n〕表示不大于m/n的最大整数,即m/n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。
原理2也可以变为:把m个元素任意放入n(n≤m)个集合,则一定有一个集合至多要有k个元素。
其中k=〔m/n〕,这里〔m/n〕表示不大于m/n的最大整数,即m/n的整数部分.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。
利用上述原理容易证明:“任意7个整数中,至少有3个数的两两之差是3的倍数。
"因为任一整数除以3时余数只有0、1、2三种可能,所以7个整数中至少有3个数除以3所得余数相同,即它们两两之差是3的倍数.三、应用抽屉原理解题例举:1.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,故至少取出4个小球才能符合要求。
抽屉原理公式
抽屉原理公式简介:抽屉原理是一种经典的数学原理,也被称为鸽笼原理。
它在组合数学、概率论、计算机科学等领域中具有广泛的应用。
该原理主要用于解决如何在有限的容器中放置更多的物体,或者如何选取满足特定条件的组合。
本文将详细介绍抽屉原理的概念、基本公式以及几个实际应用案例。
概念:抽屉原理是在组合数学中提出的一种基本思想,它的核心观点是:如果将n+1个物体放入n个容器中,则至少会有一个容器包含两个物体。
换句话说,无论如何分配物体,至少有一个容器无法容纳第n+1个物体。
这个原理可以直观地理解为,将n+1个物体放入n个容器,就像将n+1只鸽子放入n个鸽笼中一样。
由于鸽笼的数量有限,必然会有一些鸽子无法容纳在鸽笼中,而必须跳出或者找到其他的鸽笼来容纳。
基本公式:根据抽屉原理的概念,可以得出一个基本的公式:如果将k个物体放入n个抽屉中,则至少有一个抽屉中至少有⌈k/n⌉个物体,其中⌈x⌉表示不小于x的最小整数。
这个公式可以帮助我们计算在给定的条件下至少有多少个物体会被放在同一个抽屉中。
实际应用:1. 生日悖论生日悖论是抽屉原理在概率论中的一个经典应用。
假设有23个人在同一个房间里,那么至少有两个人的生日相同的概率有多大呢?根据抽屉原理,我们可以将365天作为抽屉的数量,23个人的生日作为物体的数量。
根据公式,至少有一个抽屉中至少有⌈23/365⌉=1个物体,即至少有两个人的生日相同的概率至少为1/365。
2. 选择问题在选择问题中,我们需要从N个选项中选择M个不同的选项。
根据抽屉原理,我们可以使用排列组合的方法计算出在给定的条件下可能的选择数量。
例如,如果有10个物品,我们要从中选择3个物品,而且不能选择重复的物品,根据公式,至少有一个抽屉中至少有⌈3/10⌉=1个物体。
因此,我们可以得知在给定的条件下,至少有一个物品会被选中。
结论:抽屉原理是一种重要的数学原理,它在各个领域都具有广泛的应用。
无论是组合数学、概率论还是计算机科学,都离不开抽屉原理的帮助与指导。
高一数学导学案教案-抽屉原理
本讲我们将讲述组合数学中一个非常简单却又十分重要,应用十分广泛的一个原理,即抽屉原理.然后我们将给出与抽屉原理内涵相通的几个变形,即平均值原理与图形重叠原理.事实上这几个原理是用来证明存在性问题的有力工具之一,当然我们还可以利用极端原理、反证法、数学归纳法、算两次、计数方法和构造法等等来加以证明.本讲我们主要讲述利用平均值原理(其在整数和图形范围内的形式分别为抽屉原理和图形重叠原理)来证明存在性问题,并略举数例说明其它方法在证明存在性问题中的应用.第一抽屉原理:若将m 个物件放入n 个抽屉中,则必有一个抽屉内至少有1[]1m n -+个物件. 第二抽屉原理:若将m 个物件放入n 个抽屉中,则必有一个抽屉内至多有[]m n个物件. 事实上这两个原理利用极端性原理与反证法极易证明,此处从略.平均值原理1:设12,,...,n a a a 为实数,且12...n a a a A n+++=,则12,,...,n a a a 中必有一个不小于A ,也必有一个不大于A平均值原理2:设12,,...,n a a a 为正实数,且12...n n G a a a =⋅⋅⋅,则12,,...,n a a a 中必有一个不小于G ,也必有一个不大于G图形重叠原理:把面积为12,,...,n S S S 的n 个平面图形以任意方式放入一个面积为S 的平面图形A内,(1) 如果12...n S S S S +++>,则必有两个图形有公共点;(2) 如果12...n S S S S +++<,则必有一点不属于上述n 个图形中任意一个 可以发现,上述三组原理都是极端性原则在不同场合的具体表现形式. 极端性法则是处理组合数学中存在性的利器,通过对这三组原理及其解题技巧的深刻把握,我们也可以自己创造一些类似的极端性原理来解决问题.本讲概述4.1抽屉原理第4讲 抽屉原理知识点睛利用抽屉原理解题的关键是根据题目特点巧妙地构造“抽屉”:将题目中涉及元素按照某一性质分类,当取出足够多的元素时,即可断言必有某些元素属于同一个“抽屉”.构造抽屉的常用方法有:划分集合、分割图形、利用剩余类等等.与抽屉原理相关的试题中,联赛中的题目往往利用抽屉原理是解题的关键,但在冬令营级别的赛题中,往往抽屉原理只是其中的一小步或者利用它解决其中的小块问题而已.经典精讲【例1】将平面上的每个点都以红、蓝两色之一着色,证明:存在这样两个相似的三角形,它们的相似比为2015,并且每一个三角形的三个顶点同色。
抽屉原理在组合数学的应用
抽屉原理在组合数学的应用1. 抽屉原理的概述抽屉原理(也称为鸽笼原理)是组合数学中的一个重要原理,它指出:如果有n+1个物体被放入n个抽屉中,其中n是正整数,那么至少会有一个抽屉含有两个或更多的物体。
这个原理直观地说明了在一定条件下,无法让每个物体都有自己的抽屉。
在组合数学中,抽屉原理被广泛应用于解决概率、图论、数论、组合数学等领域的问题。
2. 抽屉原理的应用示例2.1. 生日问题生日问题是抽屉原理的一个经典应用。
假设有一间教室里有n个学生,问至少有两个学生生日相同的概率是多少?实际上,我们可以将学生的生日看作是抽屉,而学生则是被放入抽屉中的物体。
由于年份是固定的,而学生的数量却是可变的,所以必然会存在两个或更多的学生在同一天出生。
2.2. 鸽巢原理鸽巢原理是抽屉原理的另一个典型应用。
假设有m个鸽子要放进n个鸽巢中,其中m>n,那么至少有一个鸽巢中会有两只以上的鸽子。
这个问题在实际生活中有很多应用,比如在分配任务时,如果鸽巢(任务)数少于鸽子(人员)数,就必然会有人被安排到同一个任务上。
2.3. 寻找重复元素抽屉原理可以应用于寻找重复元素的问题。
假设有一个包含n个元素的数组,数组的值的范围是1到n+1。
根据抽屉原理,由于元素的数量大于范围,必然会存在至少一个元素出现了两次。
利用这个原理,我们可以设计一种时间复杂度为O(n)的算法来找到重复元素。
2.4. 选票问题抽屉原理还可以应用于选票问题。
假设有n个选民要从m个候选人中选取k个人进行投票,且每个选民只能选一个候选人。
如果有一个候选人获得超过一半的选民票数,那么根据抽屉原理,至少有两个选民投给了同一个候选人。
3. 结论抽屉原理在组合数学中有着广泛的应用,它不仅能够用来解决一些经典问题,还可以用于设计算法、分析概率等。
通过抽屉原理,我们可以更好地理解组合数学中的问题,并且能够更有效地求解这些问题。
因此,熟练掌握抽屉原理对于理解和应用组合数学是非常重要的。
抽屉原理[1].
一、 知识点介绍抽屉原理有时也被称为鸽笼原理,它由德国数学家狄利克雷首先明确提出来并用来证明一些数论中 的问题,因此,也被称为狄利克雷原则•抽屉原理是组合数学中一个重要而又基本的数学原理,利用它可 以解决很多有趣的问题,并且常常能够起到令人惊奇的作用.许多看起来相当复杂,甚至无从下手的问题,在利用抽屉原则后,能很快使问题得到解决.二、 抽屉原理的定义(1)举例桌上有十个苹果,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。
(2)定义一般情况下,把n +1或多于n +1个苹果放到n 个抽屉里,其中必定至少有一个抽屉里至少有两个苹 果。
我们称这种现象为抽屉原理。
三、 抽屉原理的解题方案(一) 、利用公式进行解题 苹果十抽屉=商……余数 余数:(1)余数=1,结论:至少有(商+ 1)个苹果在同一个抽屉里 (2)余数=x 1Y :X Y n-1,结论:至少有(商+ 1 )个苹果在同一个抽屉里(3) 余数=0,结论:至少有“商”个苹果在同一个抽屉里(二) 、利用最值原理解题将题目中没有阐明的量进行极限讨论, 将复杂的题目变得非常简单, 也就是常说的极限思想 “任我意” 方法、特殊值方法.知识精讲模块一、利用抽屉原理公式解题 (一)、直接利用公式进行解题 (1)求结论【例1】6只鸽子要飞进5个笼子,每个笼子里都必须有 1只,一定有一个笼子里有 2只鸽子•对吗?【巩固】 把9条金鱼任意放在 8个鱼缸里面,请你说明至少有一个鱼缸放有两条或两条以上金鱼.8-2抽屉原理、【巩固】教室里有5名学生正在做作业,现在只有数学、英语、语文、地理四科作业试说明:这5名学生中,至少有两个人在做同一科作业.【巩固】年级一班学雷锋小组有13人•教数学的张老师说:“你们这个小组至少有2个人在同一月过生日•”你知道张老师为什么这样说吗?【巩固】数学兴趣小组有13个学生,请你说明:在这13个同学中,至少有两个同学属相一样. 【巩固】光明小学有367名2000年出生的学生,请问是否有生日相冋的学生?【巩固】用五种颜色给正方体各面涂色(每面只涂一种色),请你说明:至少会有两个面涂色相冋.【例2】向阳小学有730个学生,问:至少有几个学生的生日是冋一天?【巩固】试说明400人中至少有两个人的生日相同.【例3】三个小朋友在一起玩,其中必有两个小朋友都是男孩或者都是女孩.【例4】“六一”儿童节,很多小朋友到公园游玩,在公园里他们各自遇到了许多熟人.试说明:在游园的小朋友中,至少有两个小朋友遇到的熟人数目相等.【巩固】五年级数学小组共有20名冋学,他们在数学小组中都有一些朋友,请你说明:至少有两名冋学,他们的朋友人数一样多.【例5】在任意的四个自然数中,是否其中必有两个数,它们的差能被3整除?【巩固】四个连续的自然数分别被3除后,必有两个余数相同,请说明理由.【例6】证明:任取8个自然数,必有两个数的差是7的倍数.【巩固】证明:任取6个自然数,必有两个数的差是5的倍数。
抽屉原理
抽屉原理(又名鸽笼原理)什么是“抽屉原理”?举个简单例子来说明:把3个苹果分放在2个抽屉里,必定有1个抽屉里放了2个或2个以上苹果。
这就是“抽屉原理”。
道理很简单,谁都能理解,很容易用反证法证明。
用数学语言表达如下:抽屉原理一:把多于n个物体(n为正整数),放到n个抽屉里,必定有1个抽屉里放2个或2个以上的物体。
抽屉原理二:把多于m×n个物体(m、n为正整数),放到n个抽屉里,必定有1个抽屉里放m+1个或m+1个以上的物体。
以上原理是德国数学家狄利克雷首先发现的,所以也叫狄利克雷原理。
它是一个重要而又基本的数学原理。
应用它可以解决一些有趣的看起来相当复杂的问题。
举两个简单的例子:1.第四次人口普查表明,我国50岁以下的人口已经超过8亿。
试证明:在我国至少有2人的出生时间相差不超过2秒钟。
解:50年的秒数约等于15.8亿秒,设2秒为1个抽屉,抽屉总数小于8亿个,所以至少有2人的出生时间相差不超过2秒钟。
2.某工厂生产一种天平托盘1000付,要求每付两个托盘的重量相差≤1毫克,而该厂的冲床设备生产的产品重量误差是±5毫克,问该厂用这种冲床设备,至少要生产多少个托盘才能配出1000付符合要求的托盘?解:设10个重量相差为1毫克以内的抽屉:(-5<-4),(-4<-3),(-3<-2)……(+3<+4),(+4≤+5)。
最差的情况是每一个抽屉都是奇数,那么有10个托盘不能配对,所以只要生产2010个合格托盘,就能配出1000付符合要求的托盘。
以下几道题,请读者自己解:1.证明:在25人中,至少有3人属相相同。
2.6个小朋友,每人至少有1本书,一共有20本书,试证明:至少有2个小朋友有相同数量的书。
(提示:如果每人的书数量都不相同,至少要21本书。
)3.在2行5列的2×5的方格子中,随意用红、绿两种颜色染上,证明:不管怎样染,至少有两列着色完全相同.关于抽屉原理关于整除问题a.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:任取8个自然数,必有两个数的差是7的倍数。
什么是抽屉原理
什么是抽屉原理抽屉原理,又称鸽巢原理,是一种基本的组合数学原理。
它最早由德国数学家德尔·费歇特在19世纪提出,并由意大利数学家拉蒂亚在20世纪初给出了更为精确的表述。
抽屉原理在计算机科学、密码学、概率论等领域都有着广泛的应用。
抽屉原理的核心思想是,如果有n个物品要放到m个抽屉中,且n>m,那么至少有一个抽屉中至少有两个物品。
这个原理的直观解释是,如果有更多的物品要放到较少的抽屉中,那么必然会出现某个抽屉里放不下的情况,从而导致至少有一个抽屉里有多个物品。
抽屉原理的应用非常广泛。
在密码学中,抽屉原理可以用来证明一些密码学算法的安全性,例如生日攻击。
在概率论中,抽屉原理可以用来证明一些概率事件的发生概率。
在计算机科学中,抽屉原理可以用来分析算法的时间复杂度和空间复杂度。
除了上述应用之外,抽屉原理还有一些更加有趣的应用。
例如在生活中,我们经常会遇到这样的情况,一个班级有30个学生,但是只有25个座位,那么根据抽屉原理,至少会有5个学生共用一个座位。
再比如,如果一个国家有1000万人口,但是只有1000个不同的姓氏,那么根据抽屉原理,至少会有10000个人拥有相同的姓氏。
抽屉原理在解决实际问题时,通常需要结合一些其他的数学知识和技巧。
例如在证明某个事件必然发生时,需要通过逻辑推理和数学推导来进行论证。
在计算机科学中,抽屉原理通常与数据结构和算法相结合,用来分析和设计高效的算法。
总之,抽屉原理是一种非常基础但又非常重要的数学原理,它在解决实际问题时有着广泛的应用。
通过理解和掌握抽屉原理,我们可以更好地理解和应用数学知识,提高解决实际问题的能力。
希望本文对抽屉原理有所帮助,谢谢阅读。
组合数学中的抽屉原理及其应用
组合数学中的抽屉原理及其应用1. 什么是抽屉原理?组合数学中的抽屉原理,也被称为鸽巢原理,是一种基本的数学原理。
抽屉原理的核心思想是将多个对象放入有限数量的容器中,那么必然会有至少一个容器中拥有多个对象。
这个理论来源于我们日常生活中的一种常识:如果我们有5只袜子要放入4个抽屉中,那么必然会有至少一个抽屉中有两只袜子。
2. 抽屉原理的数学表达抽屉原理可以用数学公式进行表达,即:如果有n+1个对象要放入n个容器中,那么必然会有至少一个容器中有至少两个对象。
这个公式可以形式化表示为:如果 n+1 个物体要放入 n 个容器中,那么至少有一个容器包含≥2 个物体。
3. 抽屉原理的应用举例抽屉原理在组合数学中有着广泛的应用。
下面我们将介绍几个常见的应用场景。
3.1. 生日问题生日问题是抽屉原理的一个典型应用。
假设有一个房间里有k个人,那么至少有两个人的生日是相同的。
这个问题可以用抽屉原理进行解释。
我们可以将每个人的生日看作一个对象,将一年中的天数看作容器。
当k个人的生日超过365天时,根据抽屉原理,至少会有两个人的生日在同一天。
3.2. 图论中的应用在图论中,抽屉原理被广泛应用于证明和解决各种问题。
例如,对于一个具有n个节点的完全图,至少有一个节点的度数大于等于n/2。
这个问题可以用抽屉原理进行解释。
我们可以将每个节点看作一个对象,将每个节点的邻居节点看作容器。
根据抽屉原理,至少有一个节点的度数大于等于平均度数。
3.3. 密码学中的应用抽屉原理在密码学中也有着重要的应用。
例如,在哈希函数中,如果将无限多个输入映射到有限的输出空间中,那么必然会有两个不同的输入映射到同一个输出。
这个问题可以用抽屉原理进行解释。
我们可以将每个输入看作一个对象,将输出空间看作容器。
根据抽屉原理,当输入的数量超过输出空间的大小时,必然会有两个不同的输入映射到同一个输出。
4. 结论抽屉原理是组合数学中的一种基本原理,在各个领域都有广泛的应用。
抽屉原理
4、任给7个不同的整数,求证其中必有两个整数,它们的和 或差是10的倍数.
“连续”问题
1、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。
2、某学生用11个星期做完数学复习题,他每 天至少做一道题,每星期至多做12道题. 证明: 一定存在连续的若干天,他恰好做了21道题.
抽屉,年龄最大的 是13岁,最小的是11岁,那么其中必有( ) 名学生是同年同月出生的.
• 从一副张扑克牌(去掉大小王)中,至少 取出几张牌,才能保证一定有2张牌的点数 和颜色相同? • 至少取出几张牌,才能保证必定有相邻的3 张牌出现?
完成对应练习
染色问题
假设法最核心的思维是: 把物体尽量多的平均分给各个抽屉
这个核心思路是用“有余数的除法”这一数学形式表示出来的。
解题方法:
• 用物品数除以抽屉数,若除数不为零,则“至少数”为商 加1; • 若除数为零,则“至少数”为商。
抽屉原理解题的关键:
(1)找准抽屉和物品个数;
(2)营造“最不利情况”。
• • • • •
前面取的球都没有达到15个球颜色相同的状况。
4、布袋里有4种不同颜色的球,每种都有 10个。最少取出多少个球,才能保证其中 一定有3个球的颜色一样?
5、从一副完整的扑克牌中,至少抽出(23) 张牌,才能保证至少有6张牌的花色相同。
最不利状况: 各个花色都取了5张花色相同的牌,一共是5*4=20 然后取了大、小王共2张牌然后任取一张,就可以保证至 少有6张牌的花色相同了。
设此学生前i天做xi道题(i=1,2,…,77),则x1<x2<…<x77≤12×11=132, 令yi=xi+21,则y1<y2<…<y77≤132+21=153,于是x1,x2,…,x77,y1, y2,…,y77这154个数都≤153,其中必有两数相同,设xi=yj,则xi=xj+21, xi−xj=21,即从第j+1天到第i天,他恰好做了21道题.
抽屉原理
初一数学竞赛辅导——抽屉原理一、知识原理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狄利克雷明确提出来的,因此,也称为狄利克雷原理.抽屉原理的常用形式有:原理一 把n +1个元素放入n 个集合内,则一定有一个集合里有二个或二个以上的元素. 原理二 把m 个元素任意放入n (n <m )个集合里,则一定有一个集合里至少有k 个元素,其中,当n 能整除m 时,k =m n ;当n 不能整除m 时,k =[m n]+1. 原理三 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、例题1、11名学生到老师家借书,老师的书房中有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.2、能否将5×5的方格(如图)的每个小方格中分别填上4、5、6这三个数之一,而使5×5的方格的每行,每列及两条对角线上的五个数字的和各不相同?为什么?3、将9个点任意放在一个边长为2的正方形中,若任意三点不在同一直线上,那么至少存在一个以这些点为顶点的三角形,它的面积不超过12.4、平面上有A 、B 、C 、D 、E 、F 六个点,其中没有三点共线,每两点之间都用红线或蓝线连接,求证:不管怎样连接,至少存在一个三边同色的三角形.5、从1,2,…,2004这些自然数中,最多可以选取多少个数,能使这些数中任意两个数的差都不等于6.6、任取n个自然数(n≥1),证明:在这n个自然数中,或者有一个数是n的倍数,或者有两个数的差是n的倍数.三、练习1、从1到100这100个自然数中任取51个,求证:其中必有两个数,它们的差是50.2、试证明;在17个不同的正整数中,必定存在若干个正整数,仅用减号,乘号和括号便可将它们组成一个算式,算式的结果是21 879的倍数.3、任意的52个自然数中,必有两个数的和或者差为100的倍数.4、任意给定2 004个自然数,证明:其中必有若干个自然数,和是2 004的倍数(单独1个数把其本身看成和).。
组合数学中的常用原理
一、组合数学的常用原理1、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,我们会发现至少会有一个抽屉里面放不少于两个苹果。
这一现象就是我们所说的“抽屉原理”。
抽屉原理也被称为鸽巢原理。
它的一般含义为: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个元素放到n个集合中去,其中必定有一个集合里至少有两个元素。
我们熟知的生日问题就是抽屉原理的应用。
由于一年最多有366天,因此在367人中至少有2人出生在同月同日。
这相当于把367个东西放入 366个抽屉,至少有2个东西在同一抽屉里。
抽屉原理有很多种表述,其中一种更一般的表述为:把多于kn+1个东西任意分放进n个空抽屉,k是正整数,那么一定有一个抽屉中放进了至少k+1个东西。
利用上述原理容易证明:任意7个整数中,至少有3个数的两两之差是3的倍数。
因为任一整数除以3时余数只有0、1、2三种可能,所以7个整数中至少有3个数除以3所得余数相同,即它们两两之差是3的倍数。
如果问题所讨论的对象有无限多个,抽屉原理还有另一种表述:把无限多个东西任意分放进n个空抽屉,n是自然数,那么一定有一个抽屉中放进了无限多个东西。
用高斯函数来叙述一般形式的抽屉原理的是:将m个元素放入n个抽屉,则在其中一个抽屉里至少会有[(m-1)/n]+1个元素。
集合论的表述是:设A和B为同基数的有限集,f:A→B为一个映射,则f 为单射的充要条件是f为满射。
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。
而运用抽屉原理的核心是分析清楚问题中,哪个是物件,哪个是抽屉。
例如,属相是有12个,那么任意37个人中,至少有一个属相是不少于4个人。
这时将属相看成12个抽屉,则一个抽屉中有 37/12,即3余1,余数不考虑,而向上考虑取整数,所以这里是3+1=4个人,但这里需要注意的是,前面的余数1和这里加上的1是不一样的。
小学奥数题库《组合》组合原理和构造-抽屉原理-0星题(含解析)
组合-组合原理和构造-抽屉原理-0星题课程目标知识提要抽屉原理•概述抽屉原理有时也被称为鸽巢原理.它是组合数学中一个重要的原理.抽屉原理又细分为第一抽屉原理和第二抽屉原理.•抽屉原理1.第一抽屉原理第一抽屉原理又分以下两种不同的表述方式:表述1:多于n+1个的物体放到n个抽屉里,则至少有一个抽屉里的物体不少于2件.表述2:把多于mn+1(n不为0)个的物体放到n个抽屉里,则至少有一个抽屉里有不少于(m+1)的物体.2.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(例如,将4×5−1=19个物体放入5个抽屉中,则必定有一个抽屉中的物体数少于等于4−1=3).•构造抽屉原理的方法运用抽屉原理的核心是分析清楚问题中,哪个是物件,哪个是抽屉.精选例题抽屉原理1. 现有211名同学和四种不同的巧克力,每种巧克力的数量都超过633颗.规定每名同学最多拿三颗巧克力,也可以不拿.若按照所拿巧克力的种类和数量都是否相同分组,则人数最多的一组至少有名同学.【答案】7【分析】根据题意分析可得:一个同学所取的不同种类:不拿有1种,拿1个有4种,拿2个有10种,拿3个有20种,共有1+4+10+20=35(种);这35种情况可以看做抽屉,211÷35=6⋯⋯1,所以6+1=7(人).2. 一次测验共有10道题,每道题完全答对可以得5分,答对一半可以得3分,答错或不答不得分,至少有人参加比赛才能保证有3人的得分相同.【答案】91【分析】最低得分为0分,最高得分为50分,其中1,2,4,7,47,49分得不到,一共可以得到50−0+1−6=45(种)分数,45×2+1=91.3. 班里有48名同学,运动会过后,为了奖励同学们的优异表现,老师要给同学们发巧克力,老师去超市买了一些巧克力之后,发现无论怎么发给同学们(每人至少一块巧克力),总能找到3个同学分到的巧克力一样多,则老师最多买了块巧克力.【答案】598【分析】先让每个抽屉有2个同学,那么48÷2=24,所以有23个抽屉,则总能找到3个同学在一个抽屉里,那么共有(1+2+3+4+5+6+⋯+23)×2+23+23=598.4. 有61只乒乓球,将它们放在20个盒子里,不允许有空盒子,每个盒子里最多放5只乒乓球,那么最少有个盒子里的乒乓球数量相同.【答案】5【分析】1+2+3+4+5=15,61÷15=4⋯⋯1,4+1=5.5. 某超级市场有128箱苹果.每箱至少有120个,至多有144个,装苹果个数相同的箱子称为一组,其中数量最多一组的箱子个数为n.那么n的最小值是.【答案】6【分析】144−120+1=25种情况,128÷25=5⋯⋯3,n的最小值为5+1=6.6. 图书馆中有科技书、故事书、美术书.让五(1)班同学去借书,不能不借,最多借3本.要确保有3个同学借书的类型和数量完全一样,那么五(1)班至少有名学生.【答案】39【分析】借1本书有3种情况;借2本书有6种情况;借3本书有3+2+2+2+1=10(种)情况;共有3+6+10=19(种)情况,根据抽屉原理,为确保3个同学借书的类型和数量都一样,至少有19×2+1=39(名)同学.7. 从1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11和12中至多选出个数,使得在选出的数中,每一个数都不是另一个数的2倍.【答案】8【分析】把这12个数分成6个组:第1组:{1,2,4,8};第2组:{3,6,12};第3组:{5,10};第4组:{7};第5组:{9};第6组:{11}.每组中相邻两数都是2倍关系,不同组中没有2倍关系.选没有2倍关系的数,第1组最多2个(1,4或2,8或1,8),第2组最多2个(3,12),第3组只有1个,第4,5,6组都可以取,一共2+2+1+1+1+1=8(个).如果任意取9个数,因为第3,4,5,6组一共5个数中,最多能取4个数,剩下9−4=5(个)数在2个组中,根据抽屉原理,至少有3个数是同一组的,必有2个数是同组相邻的数,是2倍关系.8. 某校六年级有3个班,在一次数学竞赛中至少有人获奖才能保证在获奖的同学中一定有4名学生同班.【答案】10【分析】根据抽屉原理,3×3+1=10.9. 新年晚会上,老师让每位同学从一个装有许多玻璃球的口袋中摸两个球,这些球给人的手感相同,只有红、黄、白、蓝、绿五色之分(摸时,看不到颜色),结果发现总有两个人取的球相同,由此可知,参加取球的至少有人.【答案】16【分析】分两球同色和异色两种情况,共有C52+C51=15(种)情况,15+1=16.10. 袋中有外形完全一样的红、黄、蓝三种颜色的小球各15个,每个小朋友从中摸出2个小球,至少有个小朋友摸球,才能保证一定有两个人摸的球一样.【答案】7【分析】摸球的不同情况共有红红、黄黄、蓝蓝、红黄、红蓝、黄蓝6种,所以至少需要7个人,才能保证有两人摸的球一样.11. 有足够多的苹果、橘子、香蕉三种水果,最少要分成堆(每堆都有苹果、橘子和香蕉三种水果),才能保证找得到这样的两堆;把这两堆合并后这三种水果的个数都是偶数.【答案】9【分析】两堆合并后三种水果的个数都是偶数,则合并前,这两堆水果同种水果的个数奇偶性相同,对于一堆水果,按每种水果的奇偶性分类,共有2×2×2=8(种)情况,8+1= 9.12. 有红、黄、蓝、白、黑五种形状大小完全一样的小球若干,每人必须从中选3只小球.要使有两人得到球的颜色完全一样,至少有人参加选球.【答案】36【分析】分所选3个球同色、两种颜色、三种颜色三种情况,共有C51+2C52+C53=35(种)情况,35+1=36.13. 有红黄蓝三种颜色的上衣和裤子.同学们任意选择一种颜色的上衣和裤子穿,问:①上衣和裤子的搭配方式有种.②至少要名学生,才能保证有两人穿的上衣和裤子的颜色都相同.【答案】①9;②10【分析】①利用乘法原理,3×3=9(种),所以有9种搭配方式.②利用抽屉原理,9+1=10(个),当有10个人时,就可以保证一定有两个人穿的上衣和裤子颜色都相同.14. 从1到20中,最多能取个数,使任意两个数不是3倍关系.【答案】16【分析】按照3倍关系分组.(1、3、9),(2、6、18),(4、12),(5、15),(7),(8),(10),(11),(13),(14),(16),(17),(19),(20)共14组,从第一组和第二组中最多可以取两个数,剩下每组中最多取一个数,所以最多可以取2+2+12=16(个)数使得任意两个数没有3倍关系.15. 一个盒子里面装有标号为1到100的100张卡片,某人从盒子里随意抽卡片,如果要求取出的卡片中至少有两张标号之差为5,那么此人至少需要抽出张卡片.【答案】51【分析】考虑最不利情况,取(1,2,3,4,5),(11,12,13,14,15),(21,22,23,24,25),⋯,(91,92,93,94,95)共50个数,然后再随便取一个,就会出现标号之差为5的情况.50+1=51.16. “六一”儿童节,很多小朋友到公园游玩,在公园里他们各自遇到了许多熟人.试说明:在游园的小朋友中,至少有两个小朋友遇到的熟人数目相等.【答案】见解析.【分析】假设共有n个小朋友到公园游玩,我们把他们看作n个“苹果”,再把每个小朋友遇到的熟人数目看作“抽屉”,那么,n个小朋友每人遇到的熟人数目共有以下n种可能:0,1,2,⋯,n−1其中0的意思是指这位小朋友没有遇到熟人;而每位小朋友最多遇见n−1个熟人,所以共有n个“抽屉”.下面分两种情况来讨论:⑴如果在这n个小朋友中,有一些小朋友没有遇到任何熟人,这时其他小朋友最多只能遇上n−2个熟人,这样熟人数目只有n−1种可能:0,1,2,⋯,n−2这样,“苹果”数(n个小朋友)超过“抽屉”数(n−1种熟人数目),根据抽屉原理,至少有两个小朋友,他们遇到的熟人数目相等.⑵如果在这n个小朋友中,每位小朋友都至少遇到一个熟人,这样熟人数目只有n−1种可能:1,2,3,⋯,n−1这时,“苹果”数(n个小朋友)仍然超过“抽屉”数(n−1种熟人数目),根据抽屉原理,至少有两个小朋友,他们遇到的熟人数目相等.总之,不管这n个小朋友各遇到多少熟人(包括没遇到熟人),必有两个小朋友遇到的熟人数目相等.17. 有49个小孩,每人胸前有一个号码,号码从1到49各不相同.现在请你挑选若干个小孩,排成一个圆圈,使任何相邻两个小孩的号码数的乘积小于100,那么你最多能挑选出多少个孩子?【答案】18【分析】将1至49中相乘小于100的两个数,按被乘数分成9组,如下:(1×2)、(1×3)、(1×4)、⋯、(1×49);(2×3)、(2×4)、(2×5)、⋯、(2×49);⋯ ⋯ ⋯ ⋯ (8×9)、(8×10)、(8×11)、(8×12);(9×10)、(9×11).因为每个数只能与左右两个数相乘,也就是每个数作为被乘数或乘数最多两次,所以每一组中最多会有两对数出现在圆圈中,最多可以取出18个数对,共18×2=36次,但是每个数都出现两次,故出现了18个数.例如:(10×9)、(9×11)、(1×8)、(8×12)、(12×7)、(7×13)、(13×6)、(6×14)、(14×5)、(5×15)、(15×4)、(4×16)、(16X3)、(3×17)、(17×2)、(2×18)、(18×1)、(1×10).共出现1∼18号,共18个孩子.若随意选取出19个孩子,那么共有19个号码,由于每个号码数要与旁边两数分别相乘,则会形成19个相乘的数对.那么在9组中取出19个数时,有19=9×2+1,由抽屉原理知,必有三个数对落入同一组中,这样某个数字会在数对中出现三次(或三次以上),由分析知,这是不允许的.故最多挑出18个孩子.18. 从1至99这99个自然数中任意取出一些数,要保证其中一定有两个数的和是5的倍数,至少要取多少个?【答案】42个【分析】简答:1∼99这99个数中除以5余1的有20个,余2的有20个,余3的有20个,余4的有20个,余0的有19个,选出余1和余2的数,再选一个余0的数,再任选一个数一定符合题意20+20+1+1=42个.19. 在一个矩形内任意放五点,其中任意三点不在一条直线上.证明:在以这五点为顶点的三角形中,至少有一个的面积小于矩形面积的四分之一.【答案】见解析.【分析】如图,将长方形按中线分为两部分,则由抽屉原理知必然有3个点在同一个区域,那么由这3个点所构成的三角形的面积必然小于该区域的一半,即长方形面积的四分之一.20. 用五种颜色给正方体各面涂色(每面只涂一种色),请你说明:至少会有两个面涂色相同.【答案】见解析.【分析】可以把五种颜色作为5个“抽屉”,六个面作为六个物品,当把六个物品随意放入五个抽屉时,根据抽屉原理,一定有一个抽屉中有两个或两个以上的物品,也就是至少会有两个面涂色相同.21. 如图,在时钟的表盘上任意作9个120∘的扇形,使得每一个扇形都恰好覆盖4个数,且每两个扇形覆盖的数不全相同,求证:一定可以找到3个扇形,恰好覆盖整个表盘上的数.并举一个反例说明,作8个扇形将不能保证上述结论成立.【答案】见解析.【分析】在表盘上共可作出12个不同的扇形,且1∼12中的每个数恰好被4个扇形覆盖.将这12个扇形分为4组,使得每一组的3个扇形恰好盖住整个表盘.那么,根据抽屉原]+1=3个扇形属于同一组,那么这一组的3个扇形可以覆理,从中选择9个扇形,必有[94盖整个表盘.另一方面,作8个扇形相当于从全部的12个扇形中去掉4个,则可以去掉盖住同一个数的4个扇形,这样这个数就没有被剩下的8个扇形盖住,那么这8个扇形不能盖住整个表盘.22. 红、蓝两种颜色将一个2×5方格图中的小方格随意涂色(见下图),每个小方格涂一种颜色.是否存在两列,它们的小方格中涂的颜色完全相同?【答案】存在.【分析】用红、蓝两种颜色给每列中两个小方格随意涂色,只有下面四种情形:将上面的四种情形看成四个“抽屉”,把五列方格看成五个“苹果”,根据抽屉原理,将五个苹果放入四个抽屉,至少有一个抽屉中有不少于两个苹果,也就是至少有一种情形占据两列方格,即这两列的小方格中涂的颜色完全相同.23. 把十只小兔放进至多几个笼子里,才能保证至少有一个笼里有两只或两只以上的小兔?【答案】9【分析】要想保证至少有一个笼里有两只或两只以上的小兔,把小兔子当作“物品”,把“笼子”当作“抽屉”,根据抽屉原理,要把10只小兔放进10−1=9(个)笼里,才能保证至少有一个笼里有两只或两只以上的小兔.24. 从1、2、3、4、…、19、20这20个自然数中,至少任选几个数,就可以保证其中一定包括两个数,它们的差是12。
抽屉原理在组合数学中的应用
2中等数学叙嗲活劫镙歿饼;I抽屉原理在组合数学中的应用刘媛媛石泽晖(长春吉大附中实验学校,130021)中图分类号:〇141.2 文献标识码:A文章编号:1005 - 6416(2021)05 - 0002 - 05(本讲适合高中)抽屉原理也被称为鸽巢原理或狄利克莱 原理,它是组合数学中一个基本且重要的原理,许多存在性问题的证明和极值问题中不等关系的得出都可以用抽屉原理来解决.1知识介绍抽屉原理具体内容在不同的背景下(代 数、几何等)略有不同,常见形式主要有以下几种:抽屉原理(1)若将m个物件放到n个抽屉里,则必有一个抽屉至少有+1n个物件,其中,[a]表示不超过实数a的最大 整数;(2)若将m个物件放到n个抽屉里,则必有一个抽屉内至多有[@1个物件.n证明(1)反证法.若每个抽屉内至多有个物件,则放人71个抽屉内的物件总数至多为n—~- ^n(— ~^=m-l,这 与抽屉内共有m个物件矛盾.故必有一个抽屉内至少有1+ 1个物件.n(2)的证法同样,此处省略.抽屉原理的实质是对物件最多的抽屉内 至少有多少个物件,物件最少的抽屉内至多收稿日期:2021 -01 -11有多少个物件的估计,本质是极端原理.平均值原理(1)设,a2,…,an 6R,h|(a i+a2+...+a n)J l K,a2,…,an 中必有一个数不小于1也必有一个数不大于4;⑵设o^,%,…,an 6R,G= 7ai°2",an*则h,a2,…,an中必有一个数不小于G,也必有一个数不大于C.事实上,平均值原理中的均值可以替换成任何一种均值,结论依然成立.图形重叠原理在平面上有n个面积分别为51,52,一,5…的图形>1132,一,疋,把这«个图形按任意方式放入一个面积为S的固定图形4内.(1) 若& +s2 +…+ s… >5,则存在两个 平面图形卓、4(1A <)矣n),它们有公共内点;(2) 若&+S2 +…+S…<S,则在>4内必 存在一点,不属于U2,…,纪中任意一个•此结论同样适用于一维、三维情况.抽屉原理本身并不难,用其解题关键是如何设计“抽屉”,即题中涉及元素的具体分类方式.2例题选讲2.1合理“划分抽屉”解决组合问题例1设S=l l,2,…,100!.求最大的整数fc,使得S有个互不相同的非空子集,具有性质:对这A个子集中任意两个不同子集,若它们的交非空,则它们交集中的最小元2021年第5期3素与这两个子集中的最大元素均不相同.[1] (2014,全国高中数学联合竞赛)解对于有限非空实数集用m in夂 max4分别表示4的最小元素、最大元素.考虑S的所有包含1且至少有两个元素 的子集,共2" - 1个,记为岑,…,七^丨•它们 显然满足要求.因为 min(/!;Di4,+)= 1 < max A-,所以人下面证明A>299时不存在满足要求的友 个子集.将丨1,2,…,100丨按以下方式划分为如 下2"-1个子集:对任意的m 6丨4,5,…,100|,记对于任意的,定义集合对U u |m|;[,A B m t U I mi !,则共有2^2个不同的集合对.将11,2,3丨的非空子集按以下方式分成 三个子集对:{13|;11,3};|2,3|},1|2|;{1,2!|,I H I ;{1,2,3( !.从而,共有£2m—2 +3 =2" -1个不同 的子集对.若非空子集个数多2",则必有两个在同一组中,故它们交集中的最小元素与最大元素相同,矛盾.因此,1.例2甲选了 13个两两不同的三位数,乙从甲选的13个三位数中再挑选几个三位数.若通过四则运算可以使最后的结果属于区间(3,4),则乙获胜;否则,甲获胜.问:谁 有获胜策略?(第34届阿根廷数学奥林匹克)解乙有获胜策略.将所有三位数按如下方式分成八个集合,同一集合中最大数除以最小数的值小于4G\ ={100,101 ,•••,133},G2 =)134,135,---,178!,G3 =j179,180,---,238!,G4 ={239,240,---,318},g5 =j319,320,---,425!,G6 =|426,427,…,567| ,G7 =|568,569,…,757i ,G8 =|758,759,…,999|.因为甲共选取13个三位数,且13 >8,所以,由抽屉原理,知必有两个三位数属于同 一集合,不妨设为A(A > *2 ),显然,,41<^<y-去掉这两个三位数,剩下11个三位数属 于同一集合,由于11 >8,则由抽屉原理,知 必有两个三位数属于同一集合,不妨设为巧、尤4(),显然,X43再去掉这两个三位数,剩下9个三位数属于同一集合,由于9 >8,则由抽屉原理,知必有两个三位数属于同一集合,不妨设为 ■*5、无6($5〉),显然,,*5 41 <—<了.尤63由此得X}X^y1 +1 +1 =3 < — + —+ —丨2 丨4 丨64 4 4 A<了 + 了 + 了=4.故乙有获胜策略.[2]利用抽屉原理,知研究此类问题的关键是构造合适的“抽屉”,即确定恰当的分类规则,将题目中涉及的元素按照一定的性质进行分类.当取出的元素数量足够多时,由抽屉 原理,知至少有某些元素属于同一个集合.从 而,这些元素具有某种性质,进而得出结论. 构造抽屉的原则是与题设密切相关的,常用 方法有:分割区间、分割图形、同余分类、最大 奇因子、划分集合等方式,使用时具体要看题4中等数学设条件所关注的性质.2.2 “计算总量”,用抽屉原理估计最值例3 设5=14,/12,"•,/!…}(〇.多2),其 中,义,/12,…,七是n个互不相同的有限集合,满足对任意次、禹6S,均有6S.若灸=m in丨4丨>2( I Z I表示有限集合Z的1矣i矣n元素个数),证明:存在$ G,使得尤属于次,禹,…人中的至少f个集合.[3](2015,全国高中数学联合竞赛)证明不妨设丨41= 6.设在次,…,人中与々不相交的集合有5个,重新记为A,fi2,…,虼;设包含岑的集合有f个,重新记为C丨,C2,…,C,.由已知条件,知晃U A G S,即B i UA1 6于是,得到一个映射/:\B l ,B2,--,B S\\CX,C2,--,C t\,f(B i)= B i U A l.显然,/是单射.从而,s矣z.i^:Al =在^,七,…,火中除去乂,氏,…,Ci,C2,…,后,在剩下的n-s-t个集合中,设包含a,的集合有个.由于剩下的n-s-f个集合中每个集合与岑的交非空,即包含某个A,于是,x x +x2 + •••+ xk^n- s-1.从而,/i,中的各个元素出现在集合…,火中的次数总和满足T= k t+n-s-t=n+ (k-l)t-s^n.由抽屉原理,知至少存在一个m 6丨i,2,…,M,使得〜彡f.上述问题的特征是:题中所给的元素具有任意性•题设为集合4,4,…,人和所涉及的元素提供的条件均是平等的、任意的.题 目探究的结论是一个存在性命题,证明存在一个元素具有某种性质,且只需说明存在性,并不需要指明具体是哪个集合满足此要求.这类问题考虑用抽屉原理处理,通过计算抽 屉中元素的总量来得出相应结论,是抽屉原 理非常典型的应用.2.3应用“图形重叠原理”解决组合几何问题例4 一农夫在120 m x 100 m的矩形 土地中有九个直径为5 m的圆形菜园.证明: 无论圆形菜园的位置如何设置,农夫总能建 一"t"25 m x35 m的矩形菜园•(2018,越南数学奥林匹克)证明设矩形仙CZ)满足Zlfi = CZ)= 120=5C= 100•将其分割为 10 个 30 x40 的小矩形,如图1.图1考虑九个圆形菜园的圆心.由抽屉原理,知必存在某个小矩形不包含这九个圆心中的任何一个.设这个矩形为;O^T,其中,XY= ZT= 40 ,XT=Y Z=30.考虑矩形x y z r内的矩形z'r r,使 得两个矩形的对应边平行且距离为2. 5.则 矩形z'r z'r为25 x35,且与每个圆形菜园 均无重叠.[2]例5 平面上给定100个半径为1的 圆,使得任意三个圆心所构成的三角形的面积至多为i o a证明:存在一条直线至少与1〇 个圆相交.(2018,中国台湾数学奥林匹克选训营)证明证明一个更一般的命题:平面上给定n个半径为1的圆,使得任三个圆心所构成的三角形面积至多为n,证明:存在一条直线至少与个圆相交.+2令S为这〃个圆心所成的集合.2021年第5期5设S中距离最远的两点间的距离为丄任取S中异于的一点C.因为以,所以,点C到直线仙的距离至多为^.从而,若直线Z丄于点Z),则集合S 中任一点在/上的投影点将落入以Z)为中心、$为长度的区间内.又集合S中两点距离最大值为d,则S 中的点在直线/的投影点必落在一个长度为 d的区间内.故此区间长度至多为y/An .注意到,这n个圆投影到直线/上全是 长度为2的区间,而这些区间均包含在一个长度至多为A+2的区间内.令这个区间为/,C,•为第i(l在n)个圆在直线Z上的投影.由于所有(;的长度总和为2n,且其均落 在/中,依照图形重叠原理,这表明,/中至少要有一个点X同时属于至少个圆C,++2中.故取平行于且过点尤的直线g即可.取n= 100,得200 200 n,___—= —^>9,v^+222即g至少与10个圆相交.[2]用图形重叠原理解决组合几何中的存在 性问题时,题中所给元素条件具有任意性也是一典型特征,如例5中涉及的100个圆,条 件是任意的、平等的,题目的结论是一个存在 性命题,有以上特征的问题通常可以考虑用图形重叠原理去解决.练习题1.设集合S=丨1,2,".,3/1丨为正整数,71为S的子集,满足:对于任意的x、y、z G T (;«、y、z可以相同),均有;+ y+ z备71.求所有这种集合r的元素个数的最大值.[4](第五届中国东南地区数学奥林匹克)提示取T0 = \x\x S H x^n+ \\=|n+ 1,r e+2,•••,3n\ ,此时,i r Qi= 2re,且r Q中任三个数的和大于3心于是,不在r。
小学六年级抽屉原理
抽屉原理,即鸽笼原理,是一种常见的组合数学原理。它有广泛的应用范围, 在日常生活中也能找到很多实例来说明。
什么是抽屉原理?
定义
抽屉原理,也称鸽笼原理,指将多个物体放入较少的位置时,必然会出现至少一个位置有多 个物体。
来历
抽屉原理的名称源于一种著名的推理谬误,即"一个房间里至少有两个人的生日相同"。
应用范围
抽屉原理在数学、计算机科学、密码学等领域有广子时,至少有一种 颜色的袜子会出现多个。
信箱
当有多个人要放信时,必然会有 一个信箱收到多封信。
彩色抽屉
当你有多个物体要放入有限的彩 色抽屉时,必然会有至少一个抽 屉颜色重复。
抽屉原理的意义和作用
1 组合数学的基础
2
个班级选修了相同的课程。
在一个较大的人群中,至少会有两人生
日相同的概率非常高。
3
专业分配
在一个大学里,选择了相同专业的学生 必定分配到同一学院。
结论和总结
抽屉原理是一种重要的数学原理,具有广泛的应用范围。通过抽屉原理,我 们能更好地理解和解决许多实际问题。
抽屉原理是组合数学中的 基本原理,为解决组合问 题提供了有力的工具。
2 问题求解灵感
抽屉原理常常启发人们从 不同角度思考和解决实际 问题。
3 实用性
抽屉原理的应用在我们的 日常生活中随处可见,帮 助我们更好地理解和处理 事物。
抽屉原理的实际问题解决
1
选课班级
在一个学校的多个班级中,至少会有一
生日相同
组合数学 抽屉原理
第五章 抽屉原理和Ramsey 理论抽屉原理又称鸽巢原理或重叠原理,是组合数学中两大基本原理之一,是一个极其初等而又应用较广的数学原理。
其道理并无深奥之处,且正确性也很明显。
但若能灵活运用,便可能得到一些意料不到的结果。
抽屉原理要解决的是存在性问题,即在具体的组合问题中,要计算某些特定问题求解的方案数,其前提就是要知道这些方案的存在性。
1930年英国逻辑学家F. P. Ramsey 将这个简单原理作了深刻推广,即Ramsey 定理,也被称为广义抽屉原理。
它是一个重要的组合定理,有许多应用。
5.1 抽屉原理(一)基本形式定理5.1.1 (基本形式)将n +1个物品放入n 个抽屉,则至少有一个抽屉中的物品数不少于两个。
证 反证之。
将抽屉编号为:1,2, …,n ,设第i 个抽屉放有i q 个物品,则 121+=+++n q q q n Λ但若定理结论不成立,即1≤i q ,即有n q q q +++Λ21≤n ,从而有n q q q n n ≤+++=+Λ211矛盾。
例 5.1.1 一年365天,今有366人,那么,其中至少有两人在同一天过生日。
注:与概率的区别:抽屉原理讲的是所给出的结论是必然成立的,即100%成立。
而概率反映的是不确定性现象发生的可能性问题,不讨论100%成立的确定性概率问题。
生日悖论:随机选出n 个人,则其中至少有二人同一天出生的概率为()A P n =n n P 3651365- 特例:()A P 23=50.73%,()A P 100=99.99997%例 5.1.2 箱子中放有10双手套,从中随意取出11只,则至少有两只是完整配对的。
(二)推广形式定理5.1.2 (推广形式)将121+-+++n q q q n Λ个物品放入n 个抽屉,则下列事件至少有一个成立:即第i 个抽屉的物品数不少于i q 个。
(证)反证。
不然,设第i 个抽屉的物品数小于i q (i =1,2, …,n )(即该抽屉最多有1-i q 个物品),则有 11+-∑=n q n i i =物品总数≤()n q q ni i n i i -=-∑∑==111与假设矛盾。
初中数学重点梳理:抽屉原理
抽屉原理知识定位抽屉原理也叫鸽笼原理,是由德国数学家狄利克雷首先明确提出来并用来证明一些数论中的问题.抽屉原理是组合数学中一个重要而又基本的数学原理,利用它可以解决很多有趣的问题,并且常常能够起到令人惊奇的作用.许多看起来相当复杂,甚至无从下手的问题,在利用抽屉原则后,就能很快使问题得到解决.知识梳理知识梳理1.抽屉原理1、抽屉原理1把n+1个东西,任意地分放到n 个抽屉里,那么必有一个抽屉里至少有2个东西。
2、抽屉原理2把m 个东西,任意地分放到n 个抽屉里,那么必有一个抽屉里至少有k 个东西。
其中n m n m n m n m k n m n m k 表示,的倍数时不是当或的倍数时是当⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡==)(1)(的整数部分。
上述原理称为抽屉原理。
抽屉原理虽然简单、浅显,却是解决很多存在性问题的有力工具。
利用抽屉原理解题的一般步骤是:(1)构造抽屉,指出东西;(2)将东西放入抽屉,或从抽屉里取出;(3)说明理由,得出结论。
例题精讲【试题来源】【题目】某校有学生2000人,问至少有几个学生生日是同一天?【答案】6【解析】我们把2000名学生看作是苹果,一年365天(闰年366天)看作是抽屉,即把m (2000)个元素,分成n(366)个集合,至少有一个集合的元素不少于{}n m个 ∵=3662000536617 ∴{}3662000=6 【知识点】抽屉原理【适用场合】当堂例题【难度系数】3【试题来源】【题目】从1到10这十个自然数中,任意取出6个数,其中至少有两个是倍数关系,试说明这是为什么。
【答案】我们把1到10的奇数及它们的倍数放在同一集合里,则可分为5个集合,它们是:{1,2,4,8,},{3,6,},{5,10},{7},{9}。
∵要在5个集合里取出6个数,∴至少有两个是在同一集合,而在同一集合里的任意两个数都是倍数关系。
【解析】我们把1到10的奇数及它们的倍数放在同一集合里,则可分为5个集合,它们是:{1,2,4,8,},{3,6,},{5,10},{7},{9}。
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组合数学(1)
——抽屉原理姓名____________
抽屉原理:
第一题组
例1、一个边长为1,锐角为
60的菱形,被三个相等的圆所覆盖,求最小的可能半径.
例2、111个点放在一个边长为15的正三角形中,证明用一个直径为3的圆可以盖住上述点中的至少3个.
例3、证明任何十个不同的两位数组成的集合中必能选出两个不相交的子集,使每个子集内各数之和相等.
例4、将平面上的每个点以红蓝两色之一着色,证明存在这样的两个相似三角形它们相似比为2009,并且每个三角形的三个顶点同色.
例5、对正2000边形的顶点两染色,证明至少有100个同色等腰三角形,它们颜色全相同且彼此全等.
例6、已知49个正整数的集合M,M中的每个数的质因数不大于10,证明M中有4个互不相同的元素,它们乘积等于某个整数的四次方.
n中至少有一个数被n整例7、设n是大于1的奇数,证明1
2-
22-,1
23-,…,1
除.
例8、证明:在任何六个人的聚会上,总有三个人互相认识或者互相不认识.
例9、单位圆上任意投放6点,求证至少有两点距离不大于1.
例10、对于整数4
n,求出最小的整数)
≥
f,使得对于任何正整数m,集合
(n
m
m
f元子集中,均有至少3个两两互素的元素.
+n
(n
m 的任一个)
,
}1
,
,1
{-
+
例11、一个国际社团的成员来自6个国家,共有成员1978人,用1,2,…,1978对他们进行编号,证明:该社团至少有一个成员,其编号与他的两个同胞的编号之和相等,或是他的一个同胞编号的两倍.
第二题组
例1、设k 为给定的正整数,试求最小的正整数n ,使得对任意n 个整数,其中总存在两个整数,它们的和或差被k 2整除.
例2、设α是正实数,n 为正整数,求证:存在正整数q p ,,使np
p q 1
||≤
-α
例3、从数1,2,3,…,2005中删去一些数,使得剩下的数中任何一个数都不等于其余任意两个不同的数的积,问最少要删去多少个数才能做到这一点?
例4、设4 n ,n a a a ,,,21 是开区间)2,0(n 内互不相同的整数.证明:存在
},,,{21n a a a 的一个子集,它的所有元素之和被n 2整除.
例5、49个学生解3个问题,每个题的得分是0到7分的整数,求证:存在两个学生A 和B ,对每个问题,A 的得分不少于B .
例6、设r n ,是给定的正整数,试确定最小的正整数m ,使将集合},,3,2,1{n S =任意剖分为r 个两两不相交的集合r A A A ,,,21 之后,都存在两个数b a ,属于同一个集合
)1(r i A i ≤≤并且满足:b n
n a b 1
+≤<.
例7、平面内任给)4(≥n n 个点,其中任意4点不共面,若这些点之间连有1]4
[2
+n 条
线段,则存在两个有公共边的三角形.
例8、有17位科学家,其中每位科学家都同其他所有人通信,他们在通信时只讨论了三个问题,且每两位科学家之间只讨论一个题目,证明至少要三位科学家,他们互相讨论的是同一个题目.
抽屉原理作业:
1、是否存在(1)4个(2)5个不同的正整数,他们中任意三个数之和是素数?
2、在面积为1的ABC ∆内任意放入7个点,其中任意3点不共线,证明:这7个点
中必有3个点,以它们为顶点的三角形的面积不大于4
1
.
3、设}2005,,3,2,1{ =S ,问从S 中最多能选出多少个数,使得其中任何两数之和都不能被它们的差整除?
4、设}2000
,,3,2,1{ =S ,M 是S 的一个子集且M 中任意两数之差都不等于5或8,问M 中最多有多少个元素?
抽屉原理
11 5、今有7个男孩,其中每个人在其余6人中都至少有3个亲兄弟,求证着7个男孩全是亲兄弟.
6、10人到书店去买书,已知:
(1)每人都买了3种书;(2)任何两人都至少有一种相同.
问:购买人数最多的一种书最少有几个人买?
7、平面上每个点都以红蓝色之一着色,证明:
(1)对任意实数a ,存在边长为a a a 2,3,且三个顶点同色的直角三角形;
(2)存在两个相似三角形,它们的相似比为1995,并且每个三角形的三个顶点同色.。