抽屉原理全解
小学经典应用题抽屉原理题型解析
【例5】据说人的头发不超过20万根,据统计上海市常驻人口2350万人,根据这些数据,你 知道上海市常驻人口至少有多少人头发根数同样多吗?
解法: 人的头发不超过20万根,可看作20万个“抽屉”,2350万人可看作2350万个 “元素”, 把2350万个“元素”放到20万个“抽屉”中,得到2350÷20= 117......10 根据抽屉原则的推广规律,可知k+1=118 答:上海市常驻人口至少有118人的头发根数同样多。
【例1】幼儿园大班有41个小朋友,老师至少拿几件玩具随便分给大家,才能保证至少有一个 小朋友能得两件玩具?
解法:至少拿42个
抽屉原理(二):
基本的抽屉原则是:,如果把n+ 1个物体(也叫元素)放到n个抽屉中,那么至少有一个抽屉中放着2个 或更多的物体(元素)
【抽屉原则可以推广为:】 如果有m个抽屉,有k×m+r (0<r≤m)个元素那么至少有一个抽屉中要放(k+1)个或更多的元素。通俗 地说:如果元素的个数是抽屉个数的k倍多一些, 那么至少有一个抽屉要放(k+1)个或更多的元素
抽屉原理(一):
基本的抽屉原则是:,如果把n+ 1个物体(也叫元素)放到n个抽屉中,那么至少有一个抽屉中放着2个 或更多的物体(元素) 【抽屉原则可以推广为:】 如果有m个抽屉,有k×m+r (0<r≤m)个元素那么至少有一个抽屉中要放(k+1)个或更多的元素。通俗 地说:如果元素的个数是抽屉个数的k倍多一些, 那么至少有一个抽屉要放(k+1)个或更多的元素
【例3】幼儿园里有120个小朋友,各种玩具有364件,把这些玩具分给小朋友,是否有人得 到4件或4件以上的玩具?
解法: 364÷120=3····4 至少 如果有m个抽屉,有k×m+r (0<r≤m)个元素那么至少有一个抽屉中要放(k+1)个或更多的元素。通俗 地说:如果元素的个数是抽屉个数的k倍多一些, 那么至少有一个抽屉要放(k+1)个或更多的元素
《抽屉原理》(PPT课件
在算法分析中,抽屉原理可以用于分析算法的时间复杂度和空间复杂度,以及确 定算法的最坏情况下的性能。
在日常生活中的应用
资源分配
在资源分配问题中,可以将资源视为抽屉,将待分配的物品 或任务视为物体,根据抽屉原理得出最优的分配方案。
排队理论
在排队理论中,抽屉原理可以用于分析排队系统的性能和稳 定性,以及确定最优的排队策略。
有限制的抽屉原理的证明
有限制的抽屉原理是指
如果 n+1 个物体要放入 n 个容器中,且每个容器最多只能容纳 k 个物体(k < n),那么至少有一个容器包含两个或以上的物体。
证明方法
假设 n+1 个物体放入 n 个容器中,且每个容器最多只能容纳 k 个物体(k < n)。如果存在一个容器只包含一个物体,那么我们可以将这个物体放入另一个 容器中,从而证明了至少有一个容器包含两个或以上的物体。
在数论中的应用
质数分布
根据抽屉原理,如果将自然数按 照质数和非质数进行分类,则质 数在自然数中的比例趋近于 $frac{1}{2}$。
同余方程
在解同余方程时,可以将模数视 为抽屉,方程的解为物体,根据 抽屉原理得出解的存在性和个数 。
在计算机科学中的应用
数据结构
在计算机科学中,抽屉原理可以应用于各种数据结构的设计和分析,如数组、链 表、哈希表等。
现代研究
现代数学研究中对抽屉原理进行了深入的探讨和研究,不断拓展其 应用范围和理论体系。
02
抽屉原理的证明特殊形式,其基本思想是
如果 n 个物体要放入 n-1 个容器中,且每个容器至少有一个物体,则至少有一个容器包含两个或以上的物体。
证明方法
假设 n 个物体放入 n-1 个容器中,且每个容器至少有一个物体。如果存在一个容器只包含一个物体,那么我们 可以将这个物体放入另一个容器中,从而证明了至少有一个容器包含两个或以上的物体。
抽屉原理(高中)
抽屉原理一.抽屉原理的各种形式:抽屉原理1:n +1 个元素分成n 类,至少有1类中的元素不止1个.抽屉原理2:n ·m +1个元素分成n 类,至少有1类中的元素不止m +1个.即:k 个元素分成n 类,至少有1类中的元素不止⎣⎡⎦⎤k -1n +1个.(k ,n ∈N*)抽屉原理3:n 个数之和为m ,则其中必有一数≥m n ,也必有一数≤m n .抽屉原理4 把一个无限集A 分成有限个集合的并集,即A i ⊂A ,且i =1∪nA i =A ,A i ∩A j =∅(i ,j =1,2,……,n ;i ≠j ).则至少有一个A 的子集A k (1≤k ≤n ),它有无限多个元素.例1.把大小两个圆盘各划分成2n 个相等的扇形格,在每格都用黑、白两色之一涂色,使两盘总计,黑格与白格都各有2n 格.然后把两个圆盘的圆心固定于同一点,并让小盘在上成为一个转盘.试证:可将小盘转到某一适当位置,使两个圆盘上的格子对齐,并使二盘对应格子颜色不同的不少于n 对.证明:让小盘逐格转动,每次都记下颜色不同的格子对齐的数目,当转动了2n -1次后,小盘转动了一周,共记了2n 次.于是,小盘上每个格子都与大盘上的每个格子对齐一次.设小盘上有k 个黑格,2n -k 个白格,则大盘上有2n -k 个黑格,k 个白格.颜色不同的格子对齐的数目为k 2+(2n -k )2=4n 2+2k 2-4nk =2(k -n )2+2n 2≥2n 2.∴至少有一次转动对齐后,使二盘对应格子颜色不同的数目≥⎣⎡⎦⎤2n 2-12n +1=n .例2.从1,2,3,…,3n (n ≥2)这3n 个正整数中任意取出n +2个数,求证:其中必有两个数,其差大于n 而小于2n .解:设取出的最大的数为k ,则把取出的数都加上 3n -k ,这样做不会影响它们之间的差.此时最大数为3n ,如果在取出的数中有一个在n 与2n 间(满足n+1≤x ≤2n -1的数),则这数与3n 即为所求.若无任何数在此二数之间,则作抽屉(1,2n ),(2,2n +1),(3,2n +2),…,(n ,3n -1),共n 个抽屉,除去3n 这个数外,还有n +1 个数,于是必有两个数落入同一抽屉,此二数即满足要求.例3.任取一个正实数a ,求证:在a ,2a ,3a ,…,(n -1)a 这n -1个数中,至少有一个数,它与最接近的整数之差不超过1n. 解:取这n -1个数的小数部分{a },{2a },{3a },…,{(n -1)a },则此n -1个数都在区间[0,1)内,把区间[0,1)分成n 个小区间,每个区间的长都为1n :[0,1n ),[1n ,2n ),…,[n -1n,1). 若此n -1个数中有某一个落入头尾两个区间之一,则原数即与最近的整数相差不超过1n.此n -1个数不可能没有任何一个落入头尾两个区间中,因若此n -1个数中没有任何一个落入头尾两个区间,则此n -1个数必落入了其余n -2 个区间内,于是必有两个数落入同一区间,设为{ta },{sa },(1≤t <s ≤n -1),此时|(s -t )a |<1n,而0<s -t <n -1,令k =s -t ,于是必有{ka }落入头尾两个区间之一.故证.例4.M 是1985个不同的正整数的集合,M 中每个数的质因数都小于26,求证:从M 中一定可以选出四个不同的数,使它们的积等于一个完全四次方数.解:M 中的任一个数的质因子只能是2、3、5、7、11、13、17、19、23这9个数中的某些数.设a ∈M ,则按这9个质因子的指数为奇或为偶可把所有1985个数分成29=512类,由抽屉原理,任取513个M 中的数必有两个数属于同一类,于是可得(1985-511)÷2=737对数,每对数都属于同一类,于是,这737对数中,每对两数的乘积都是完全平方数,即每个质因子的指数都是偶数.即每个质因子的指数除以4后的余数都只能是0或2,再按这9个质因子的指数是0或2把这737个数分类,又可得512类,现在737个数放入这512类,必有两数同一类,此二数的乘积就是完全四次方数,而乘得此二数的原来4个数即为所求.例5.6个代表队共有1978名运动员,编上号码1,2,3,…,1978号,证明至少有一个运动员,他的号码等于其两个队友号码的和或者等于某一个队友号码的两倍.解:不妨设第1个代表队人数最多,则其人数≥[1978-16]+1=330人,设其中最大的号码为a 1,用a 1减其它329个号码,得到的差如果在此329个数中,则命题已成立.如果这329个差都不是第一个代表队的号码,那么不妨设其中有[329-15]+1=66个号码在第二个队中,同样设这66个号码最大的为b 1,用它减其余65个号码,差b 1-b i =(a 1-a t )-(a 1-a s )=a s -a t 如果在第一或第二个队的号码中,则命题已证,若不在,则此65个数必有[65-14]+1=17人同一队,设为第三队,又设其中最大者为c 1,用c 1减其余16个数,其差c 1-c i =(b 1-b i )-(b 1-b j )=b j -b i ,而b j -b i =(a 1-a t )-(a 1-a s )=a s -a t ,若在第一,二,三队的号码中,则命题可证,依此类推,若无,则[16-13]+1=6,[5-12]+1=3个,其差或是前面某队的号码,或是第6队的号码,问题总能成立.例6.S 是{1,2,3,…,1989}的一个子集,而且S 中任两个数的差不能是4或7,那么S 中最多可有多少个元素?(1989年第七届美国数学邀请赛)解:取前11个自然数1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11,排成一个圈:1、5、9、2、6、10、3、7、11、4、8.这样排好后,任意相邻两数都不能同时被取出,否则其差为4或7.而在这11个数中任取6数,就会在上面这个圈中取出了相邻的两个数,于是这11个数中,最多只能取出5个满足要求的数.例如,取1,3,4,6,9这五个数满足要求.1989=11×180+9,于是把这1989个数从1开始每连续11个数为一组,每组都取出5个数:11k +1,11k +3,11k +4,11k +6,11k +9(k =0,1,2,…,180)共取出181×5=905个数.即S 中最多可有905个元素.当取出的数超过905个时,总有某组数中取出的数超过6个,于是就会出现差为4或7的两个数.从而905为所求.例7.一位棋手参加11周(77天)的集训,每天至少下1盘棋,每周至多下12盘棋,证明这个棋手必在连续的几天内恰好下了21盘棋.解:这名棋手在77天内最多下了11×12=132盘棋.不妨记他从开始起第n 天共下了a n 盘棋,则有a 1<a 2<…<a 77.再取77个数:a 1+21,a 2+21,…,a 77+21,这样共得77×2=154个数.但这些数最大 不超过132+21=153. 于是必有两个数相等,这就是说,必有a i +21=a j (i <j ),即从第i +1天起,到第j 天这连续j -i 天中,这名棋手共下了21盘棋.例8.设有小数A =0.a 1a 2a 3…,如果a i +2是a i +1+a i 的个位数字(i =1,2,3,…),求证:A 是有理数. 解:把a i ,a i +1组成一组:(a i ,a i +1),(i =1,2,3,…),则所有这些组只有以下100种可能的取法:(0,0),(0,1),(0,2),…,(0,9);(1,0),(1,1),(1,2),…,(1,9);…(9,0),(9,1),(9,2),…,(9,9).而取(a 1,a 2),(a 2,a 3),…,(a 100,a 101),(a 101,a 102)这101组,于是必有两组相同,设为(a i ,a i+1),(a i ,a j+1),(i <j ).于是可得a i +2=a j +2,a i +3=a j +3,…,即A 为循环小数,故A 为有理数.例9.已知菲波拉契数列0,1,1,2,3,5,8,13,21,……(从第三项起,每项都等于它的前面两项的和).试问,它的前100000001项中,是否有某一项的末四位数字全为0?(不算第1项)分析:添一项可以看作0000,考虑每一项的末四位数字,末四位数字共有104种,(从0000到9999),而每项的末四位数字都是由其前面两项的末四位数字求和而得出.解:记每一项a i 的末四位数字为x i ,由于该数列的每一项都是其前两项的和,由于x i 有104种,x i+1也有104种,所以有序数对(x i ,x i+1)共有108种,但对于每一项都有一个有序数对(x i ,x i +1)与之对应:(x 0,x 1),(x 1,x 2),…,(x 100000000,x 100000001),共有100000001个数对,从而必有两个数对完全一样,设(x i ,x i +1)与(x j ,x j +1)相同(i <j ).则有x i = x j ,x i +1= x j +1,由于x i -1= x i +1- x i , x j -1= x j +1- x j ,故又有x i -1=x j -1,这样又有(x i -1,x i )=(x j -1,x j ),(x i -2,x i -1)=(x j -2,x j -1),…,直至(x 0,x 1)与(x j -i ,x j -i +1),即x j -i 与x 0相同,即a j -i 的末四位数字全是0.事实上该数列的7501项的末四位全是0.当两项相邻时的情况.例10.设m 、n 都是自然数,任给一个有nm +1项的数列(该数列各项互不相等)a 1,a 2,……,a nm +1证明可以从中选出m +1项,按原来的顺序组成递增数列或选出n +1项按原来的顺序组成递减数列. 说明:先举一个例说明:m =n =2,在一个5项的数列1,8,3,2,5中,可以选出一个3项的递增数列:1,3,5;但未能选出3项的递减数列来.解:对于mn +1项的数列a 1,a 2,…,a nm +1中每一项a i ,都可以从这项开始向后找出以该项为首项的项数最多的递增数列来,设这样的数列有x i 项,同时也能找出以该项为首项的项数最多的递减数列来,设这样的数列有y i 项,这样,对于每一项a i ,都有一对数(x i ,y i )与之对应,这就得到了mn +1个数对(可以看成是mn +1个坐标).如果所有x i 都不大于m ,所有y i 都不大于n ,即x i =1,2,…,m ;且y i =1,2,…,n .于是这样的数对只能有nm 种,将每一种都看成是一个抽屉,但共有nm +1个数对,于是根据抽屉原理,必有2个数对落入同一抽屉.设为a i 与a j ,(i <j ),它们都对应着坐标(h ,k ),这表示从这两个数中的任一个开始,可以向后找出h 项组成递增数列,也可向后找出k 项组成递减数列.若a i <a j ,则从a j 起共有h 项组成递增数列,但加上a i 后应有h +1项,即与a i 对应的数不应为h ,同样若a i >a j ,也将引出矛盾.这说明必有某个x i 满足x i >m ,或者某个y i 满足y i >n 命题得证.例11.设实数x 1,x 2,x 3,…,x n 满足x 12+x 22+x 32+…+x n 2=1证明对每一个整数k ≥2,存在不全为0的整数a 1,a 2,…,a n ,满足|a i |≤k -1,(i =1,2,…,n )使|a 1x 1+a 2x 2+…+a n x n |≤(k -1)n k n -1. 证明:对于|a i |≤k -1,有(a 1x 1+a 2x 2+…+a n x n )2≤(a 12+a 22+…+a n 2)(x 12+x 22+…+x n 2)≤a 12+a 22+…+a n 2≤(k -1)2+(k -1)2+…+(k -1)2=n (k -1)2.所以, |a 1x 1+a 2x 2+…+a n x n |≤(k -1)n . ⑴现在取{a 1,a 2,…,a n } {0,1,2,…,k -1},则共可有k n 种取法,其每一种取法都满足⑴式.把区间[0,(k -1)n ]分成k n -1等份,每份长为(k -1)n k n -1.则k n 个数落入此区间内,必有二数落入同一份内.设为a '1x 1+a '2x 2+…+a 'n x n 与a "1x 1+a "2x 2+…+a "n x n ,则它们的差:(a '1-a "1)x 1+(a '2-a "2)x 2+…+(a 'n -a "n )x n = a 1x 1+a 2x 2+…+a n x n .必满足|a i |≤k -1 (i =1,2,…,n ),且|a 1x 1+a 2x 2+…+a n x n |≤(k -1)n k n -1. 例12.一个棱柱以五边形A 1A 2A 3A 4A 5及B 1B 2B 3B 4B 5分别为上下底,这两个多边形的每一条边及线段A i B j (i ,j =1,2,3,4,5)均涂上红色与绿色,每个以棱柱的顶点为顶点,以涂色线段为边的三角形都有两边颜色不同.求证:上底与下底10条边的颜色相同.证明:首先证明此棱柱的上底面的棱颜色相同.否则必有两条相邻边颜色不同.不妨设A 1A 5为红,A 1A 2为绿.5条线段A 1B i (i =1,2,3,4,5)中必有3条同色.设有3条同为红色.这3条红色的线段中,总有两条是向相邻的两个顶点引出的,例如A 1B 1、A 1B 2都为红色.于是在△A 1B 1B 2中B 1B 2必为绿色.又在△A 1A 5B 1及△A 1A 5B 2中,A 5B 1及A 5B 2均必为绿色.这样就得△A 5B 1B 2全为绿色.矛盾.这说明上底面的5条棱同色.同理,下底面的5棱也同色. 下面再证明,上下底面10条棱颜色全同.反设上底面5条棱钱红,下底面5条棱全绿.由上证,A 1B 1、A 1B 2不能全红,但也不能全绿,故必一红一绿,设A 1B 1红,则A 1B 2绿,同理得,A 1B 3红,A 1B 4绿,A 1B 5红,此时,△A 1B 1B 5又出现上证情况.故得证.练习题 1. 在3×4(cm )的长方形中,放置6个点,试证:可以找到两点,其距离不超过 5 cm .解 先把长方形分成5个区域(如图),根据抽屉原理,必有两个点在同一个区域内,因而它们的距离不超过 5 cm .2.⑴ 是否存在由10个正整数组成的集合A ,使A 的任一6元子集的元素和都不能被6整除?⑵ 对于任一由11个正整数组成的集合A ,证明:一定可以找到它的一个6元子集,其和能被6整除.⑴解:取A ={1,7,13,19,25,6,12,18,24,30},则A 的任一六元子集的元素和都不能被6整除.⑵证明:对于任一元素都是正整数的11元集A ,总可以把这11个元配成5组,每组二个数的奇偶性相同,于是同组两数的和为偶数,这样就得到5个偶数和.这5个偶数mod 3后,如果有3个数mod 3互不同余,则此三数的和被3整除;如果这样的3个数不存在,即mod 3后只有至多两个剩余类,则其中必有1类中至少有3个数,则此三个数的和被3整除.于是取加得这三个数的原来的六个数,其和被6整除.3.把大小圆盘各划分成n 个相等的扇形格,各依次填上实数a 1、a 2、…、a n 及b 1、b 2、…、b n ,然后把把两圆盘圆心重叠做成转盘,试证:若a 1+a 2+…+a n <0,b 1+b 2+…+b n <0,则必可以使转盘转到某个适当位置,使大小圆盘对应扇形上两个数的乘积的和为一个正数.证明:让小盘逐格转动,每次都记下大小圆盘对应扇形上两个数的乘积的和,这样转过n 次后,共得B 1B 2B 3B 4B 5A 5A 4A 3A 2A 1B 1B 2B 3B 4B 5A 5A 4A 3A 2A1到了n 个和.由于大盘上的每个数字都要与小盘上的每个数字对应一次,故乘积a i b j (i ,j =1,2,3,…,n )在这n 个和中都出现一次且只出现一次,故这n 个和的总和=(a 1+a 2+…+a n )( b 1+b 2+…+b n )>0.∴这n 个和不可能都小于≤0,即其中至少有一个和为正数.4.已知自然数n (n >1),用小于n 的自然数组成两个数组,每组内的数都各自两两不同,但两组间的数不一定全不同.证明:若两组数的总个数不小于n ,那么,一定可以从每一组中各选一个数,其和为n .证明:设所组成的两个数组分别为A ={a 1、a 2、…、a k }及B ={b 1、b 2、…、b h }.其中各个a i 互不相同,各个b j 也互不相同.且k +h ≥n .现取一数组C ={c 1,c 2,…,c h },使c j =n -b j ,于是各c j 均为小于n 的正数,也互不相同.由于数组{ a 1、a 2、…、a k ,c 1,c 2,…,c h }的元素都为小于n 的正整数,但k +h ≥n .从而必有某个c j =a i ,于是a i +b j =n .5.给定13个不同的实数a 1,a 2,…,a 13,求证:存在两个实数a i ,a j ,(i ≠j ),满足0< a i -a j 1+a i a j <2- 3 2+ 3. 证明:令tan θi =a i (-π2 <θi <π2,i =1,2,…,13), 则有tan(θi -θj )= a i -a j 1+a i a j <2- 3 2+ 3 =1- 3 2 1+ 3 2 = 1-cos π6 1+cos π6 =tan π12 . 故只要把这13个角按从大到小排列,并把区间(-π2 ,π2)分成12等分,则总有一个区间内落入了二个所给的角θi ,θj ,(θi >θj ),这两个角对应的实数即为所求.6.在[1,1000]内任取n 个互不相等的数a 1,a 2,…,a n ,为了总可以找到两个数a i ,a j (1≤i <j ≤n ),使得0<a i -a j <1+3∛____a i a j成立,试确定n 的最小值并证明之.解:设a i >a j ,且 0<∛__a i -∛__a j <1,于是,立方之,得0<a i -a j -3∛____a i a j (∛__a i -∛__a j )<1.∴ 0< a i -a j <1+3∛____a i a j (∛__a i -∛__a j )<1+∛____a i a j .如果取n =10,可令a i =i 3,此时当i >j 时,a i -a j =i 3-j 3=(i -j )3+3ij (i -j )≥1+3ij =1+∛____a i a j 当取n =11,及区间[i 3,(i +1)3],(i =1,2,…,9).于是这11个数中必有两个数落入同一区间.由于这些区间共有10个端点,故这11个数不可能只取这9个区间的端点值i 3,于是必存在两个数落入同一区间且其中至少有一个数不是区间的端点.则此二数满足要求.7.证明:存在着绝对值都小于一百万,不全为0的三个整数a ,b ,c ,使|a + 2 b + 3 c |<10-11.证明:令A ={x ∈N |0≤x <106}.M ={ r +s 2 +t 3 | r ,s ,t ∈A }.d =(1 + 2 + 3 )·106.若x ∈M ,则x ∈[0,d ].把区间[0,d ]分成1018-1个长度为l =d 1018-1 的子区间. 由抽屉原理,M 中1018个数中必有两个数同在某个子区间内,此二数之差<l <1071018-1 <10-11. 即此二数之差满足要求.8.我们称A 1,A 2,…,A n 为集合A 的一个n 划分,如果⑴ A 1∪A 2∪…∪A n =A ;⑵ A i ∩A j =Ø,1≤i <j ≤n .求最小的正整数m ,使得对A ={1,2,…,m }的任意一个14划分A 1,A 2,…,A 14,一定存在某个集合A i (1≤i ≤14),在A i 中有两个元素a ,b 满足b <a ≤43b .(中国西部2001数学奥林匹克) 分析:14个集合相当于14个抽屉,取15个数,则必有一个抽屉中有两个数.若15个数中任意两个的数都满足b <a ≤43b ,则可求出最小的m 值. 解:取b ,b +1,b +2,…,b +14,共15个数.若b +14b ≤43,即得b ≤42.即至少取42+14=56个数,就可保证对A 的任一划分满足要求.当m ≥56时,取出其中42,43,…,56,共15个数,则根据抽屉原理,必有两数b ,a (42≤b <a ≤56)在同一划分中,由于1<a b ≤5642 = 43 ,即b <a ≤43b 成立. 若m <56.取A i ={a |a ≡i (mod 14),0<a <56},则对于A i 中任意两个数c ,d (c <d ),显然,c ≤42.故d c≥c +14c =1+14c >1+1442 =43,即此时不存在满足要求的划分.。
六年级奥数抽屉原理含答案
抽屉原理知识框架一、 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÷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 ()()11xn -, 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.重难点抽屉原理是一种特殊的思维方法,不但可以根据它来做出许多有趣的推理和判断,同时能够帮助同学证明很多看似复杂的问题。
本讲的主要教学目标是: (1) 理解抽屉原理的基本概念、基本用法; (2) 掌握用抽屉原理解题的基本过程; (3) 能够构造抽屉进行解题;(4)利用最不利原则进行解题;(5)利用抽屉原理与最不利原则解释并证明一些结论及生活中的一些问题。
例题精讲(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?【考点】抽屉原理【难度】1星【题型】解答【解析】6只鸽子要飞进5个笼子,如果每个笼子装1只,这样还剩下1只鸽子.这只鸽子可以任意飞进其中的一个笼子,这样至少有一个笼子里有2只鸽子.所以这句话是正确的.利用刚刚学习过的抽屉原理来解释这个问题,把鸽笼看作“抽屉”,把鸽子看作“苹果”,6511÷=,112+=(只)把6个苹果放到5个抽屉中,每个抽屉中都要有1个苹果,那么肯定有一个抽屉中有两个苹果,也就是一定有一个笼子里有2只鸽子.【答案】对【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?【考点】抽屉原理【难度】1星【题型】解答【解析】略.【总结】题目中并没有说明什么是“抽屉”,什么是“物品”,解题的关键是制造“抽屉”,确定假设的“物品”,根据“抽屉少,物品多”转化为抽屉原理来解.【答案】从题目可以看出,这道题显然与月份有关.我们知道,一年有12个月,把这12个月看成12个抽屉,这道题就相当于把13个苹果放入12个抽屉中.根据抽屉原理,至少有一个抽屉放了两个苹果.因此至少有两个同学在同一个月过生日.【例 2】人的头发平均有12万根,如果最多不超过20万根,那么13亿中国人中至少有人的头发的根数相同。
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。
抽屉原理解析
抽屉原理解析
把3个苹果任意放到两个抽屉里,可以有哪些放置的方法呢?一个抽屉放一个,另一个抽屉放两个;或3个苹果放在某一个抽屉里.尽管放苹果的方式有所不同,但是总有一个共同的规律:至少有一个抽屉里有两个或两个以上的苹果.如果把5个苹果任意放到4个抽屉里,放置的方法更多了,但仍有这样的结果.由此我们可以想到,只要苹果的个数多于抽屉的个数,就一定能保证至少有一个抽屉里有两个或两个以上的苹果.道理很简单:如果每个抽屉里的苹果都不到两个(也就是至多有1个),那么所有抽屉里的苹果数的和就比总数少了.由此得到:
抽屉原理:把多于n个的苹果放进n个抽屉里,那么至少有一个抽屉里有两个或两个以上的苹果。
如果把苹果换成了鸽子,把抽屉换成了笼子,同样有类似的结论,所以有时也把抽屉原理叫做鸽笼原理.不要小看这个“原理”,利用它可以解决一些表面看来似乎很难的数学问题。
比如,我们从街上随便找来13人,就可以断定他们中至少有两个人属相(指鼠、牛、虎、兔、…等十二种生肖)相同.怎样证明这个结论是正确的呢?只要利用抽屉原理就很容易把道理讲清楚.事实上,由于人数(13)比属相数(12)多,因此至少有两个人属相相同(在这里,把13人看成13个“苹果”,把12种属相看成12个“抽屉”)。
应用抽屉原理要注意识别“抽屉”和“苹果”,苹果的数目一定要大于抽屉的个数。
抽 屉 原 理
抽屉原理例1:把3个苹果放进2个抽屉里,不论怎么放,必有一个抽屉里至少放有多少个苹果?解:把3个苹果放进2个抽屉里,可以有两种不同类型的放法:一类是一个抽屉里1个苹果也不放,一个抽屉里放3个苹果;另一类是把3个苹果分放在2个抽屉里,一个抽屉放2个苹果,另一个抽屉放1个苹果。
但无论怎么放,都肯定有一个抽屉里放2个或2个以上的苹果。
例2:某校五年级有61名学生是4月份出生的,那么其中至少有几名学生的生日是在同一天?解:4月份有30天,可以看作30个抽屉,把61名学生看作61个元素。
因为61=30×2+1,根据抽屉原理(二),至少有2+1个元素放入同一个抽屉里。
所以其中至少有3名学生的生日是在同一天。
例3:夏令营组织1390名学生去游览:上海地铁一号线、东方明珠电视塔、杨浦大桥。
规定每人至少去一处游览,最多去两处游览,那么至少有几个人游览的地方完全相同?解:游览一处仅有三种方法:上海地铁一号线、东方明珠电视塔、杨浦大桥,游览两处也仅有三种方法:上海地铁一号线和东方明珠塔、上海地铁一号线和杨浦大桥、东方明珠塔和杨浦大桥,共有6种方法,把它看成六类。
1390名学生按游览方法归入这六类中,所以至少有一类有1390÷6=231……4,231+1=232(人),即至少有232人游览的地方完全相同。
例四:有红、黄、蓝、绿四种颜色的小球各10个,混合放在一个布袋里,一次最少摸出多少个,才能保证有5个小球是同色的?解:把四种颜色看作四个抽屉,把球看作元素,要保证摸出有5个小球是同色的,根据抽屉原理(二),最少有(5-1)×4+1=17个元素,才能使其中一个抽屉里保证有5个元素。
所以一次最少摸出17个小球,才能保证有5个小球是同色的。
练习题1、小明一星期写了8张大楷习字,其中必有一天他写的大楷习字不少于几张?2、一副扑克牌共有54张,问至少要取多少张牌才能保证其中必有3种花色?3、44名小学生都订阅了《儿童时代》、《少年报》、《少年文学》中的一种或几种,其中至少有几名小学生订阅的刊物种类完全相同?4、盒子中有70张粘帖纸,大小形状相同,每种图案各有7张,一次至少取出多少张,才能保证其中至少有4张图案完全相同?5、某年级有212名学生,一年中每个星期都有学生过生日。
小学奥数--抽屉原理
⼩学奥数--抽屉原理⼩学奥数--抽屉原理抽屉原理(⼀)解题要点:要从最不利情况考虑,准确地建⽴抽屉和确定元素的总个数(如果将5个苹果放到3个抽屉中去,那么不管怎么放,⾄少有⼀个抽屉中放的苹果不少于2个。
道理很简单,如果每个抽屉中放的苹果都少于2个,即放1个或不放,那么3个抽屉中放的苹果的总数将少于或等于3,这与有5个苹果的已知条件相⽭盾,因此⾄少有⼀个抽屉中放的苹果不少于2个。
同样,有5只鸽⼦飞进4个鸽笼⾥,那么⼀定有⼀个鸽笼⾄少飞进了2只鸽⼦。
以上两个简单的例⼦所体现的数学原理就是“抽屉原理”,也叫“鸽笼原理”。
抽屉原理1:将多于n件的物品任意放到n个抽屉中,那么⾄少有⼀个抽屉中的物品不少于2件。
说明这个原理是不难的。
假定这n个抽屉中,每⼀个抽屉内的物品都不到2件,那么每⼀个抽屉中的物品或者是⼀件,或者没有。
这样,n个抽屉中所放物品的总数就不会超过n件,这与有多于n件物品的假设相⽭盾,所以前⾯假定“这n 个抽屉中,每⼀个抽屉内的物品都不到2件”不能成⽴,从⽽抽屉原理1成⽴。
从最不利原则也可以说明抽屉原理1。
为了使抽屉中的物品不少于2件,最不利的情况就是n个抽屉中每个都放⼊1件物品,共放⼊n 件物品,此时再放⼊1件物品,⽆论放⼊哪个抽屉,都⾄少有1个抽屉不少于2件物品。
这就说明了抽屉原理1。
例1 某幼⼉园有367名1996年出⽣的⼩朋友,是否有⽣⽇相同的⼩朋友,分析与解:1996年是闰年,这年应有366天。
把366天看作366个抽屉,将367名⼩朋友看作367个物品。
这样,把367个物品放进366个抽屉⾥,⾄少有⼀个抽屉⾥不⽌放⼀个物品。
因此⾄少有2名⼩朋友的⽣⽇相同。
例2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, 分析与解:因为任何整数除以3,其余数只可能是0,1,2三种情形。
我们将余数的这三种情形看成是三个“抽屉”。
⼀个整数除以3的余数属于哪种情形,就将此整数放在那个“抽屉”⾥。
小学奥数抽屉原理
抽屉原理知识框架一、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÷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 ()()11xn -, 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.例题精讲一、直接用公式进行解题(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? 【考点】抽屉原理 【难度】1星 【题型】解答【解析】 6只鸽子要飞进5个笼子,如果每个笼子装1只,这样还剩下1只鸽子.这只鸽子可以任意飞进其中的一个笼子,这样至少有一个笼子里有2只鸽子.所以这句话是正确的.利用刚刚学习过的抽屉原理来解释这个问题,把鸽笼看作“抽屉”,把鸽子看作“苹果”,+=(只)把6个苹果放到5个抽屉中,每个抽屉中都要有1个苹果,那么肯÷=,1126511定有一个抽屉中有两个苹果,也就是一定有一个笼子里有2只鸽子.【答案】对【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.【考点】抽屉原理【难度】1星【题型】解答【解析】略.【答案】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,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】向阳小学有730个学生,问:至少有几个学生的生日是同一天?【考点】抽屉原理【难度】2星【题型】解答【解析】略.【答案】一年最多有366天,可看做366个抽屉,730个学生看做730个苹果.因为7303661364÷=,所以,至少有1+1=2(个)学生的生日是同一天【巩固】人的头发平均有12万根,如果最多不超过20万根,那么13亿中国人中至少有人的头发的根数相同。
第10讲 抽屉原理
第10讲 抽屉原理抽屉原理又叫鸽笼原理、狄里克雷( P. G. Dirchlet,1805~1895,德国)原理、重叠原理、鞋盒原理. 这一最简单的思维方式在解题过程中却可以演变出很多奇妙的变化和颇具匠心的运用. 抽屉原理常常结合几何、整除、数列和染色等问题出现,抽屉原理I :把1+n 件东西任意放入n 只抽屉里,那么至少有一个抽屉里有两件东西。
抽屉原理II :把m件东西放入n 个抽屉里,那么至少有一个抽屉里至少有⎥⎦⎤⎢⎣⎡n m 件东西。
抽屉原理III :如果有无穷件东西,把它们放在有限多个抽屉里,那么至少有一个抽屉里含无穷件东西。
应用抽屉原理解题,关键在于构造抽屉。
构造抽屉的常见方法有:图形分割、区间划分、整数分类(剩余类分类、表达式分类等)、坐标分类、染色分类等等,下面举例说明。
A 类例题例1 如图,分别标有1到8的两组滚珠均匀放在内外两个圆环上,开始时相对的滚珠所标数字都不相同,当两个圆环按不同方向转动时,必有某一时刻,内外两环中至少有两对数字相同的滚珠相对.分析 转动一周形成7个内外两环两对数字相同的时刻,以此构造抽屉。
证明 内外两个圆环转动可把一个看成是相对静止的,只有一个外环在转动.当外环转动一周后,每个滚珠都会有一次内环上标有相同数字的滚珠相对的时刻,这样的时刻将出现8次.但一开始没有标有相同数字的滚珠相对,所以外环转动一周的过程中最多出现7个时刻内外标有相同数字的滚珠相对,故必有一个时刻内外两环中至少有两对数字相同的滚珠相对.说明 转动一周内外两环两对的8个时刻排除显然不合题意的初始时刻是本题的突破口。
例2 7月份的天热得人都不想工作,只想呆在有空调的房间里.可小张却没有办法休假,因为他是一个空调修理工,为了让更多人好好休息,他只能放弃自己的休息.在过去的7月份里,小张每天至少修理了一台空调.由于技术过硬,每一台空调都能在当天修理好.8月1日结算的时候,大家发现小张在7月份一共修理了56台空调.求证:存在连续的若干天(也可以是1天),在这些天里,小张恰好修理了5台空调. 分析 本题的难点在于将题中结论转化为抽屉原理的数学模型。
六年级数学抽屉原理
抽屉原理是数学中的一种基本原理,也被称为鸽巢原理。
它是由德国数学家德尔塔尔提出的,用来解决判断物品和盒子、袜子和鞋子等是否有空置的问题。
抽屉原理的内容可以用以下几个步骤来描述:1.抽屉原理的第一层含义是:当$n+1$个物品放入$n$个盒子时,至少有一个盒子里会有两个或两个以上的物品。
举例来说,假设有6个物品和5个盒子,按抽屉原理,必定有2个物品放在同一个盒子里。
2.抽屉原理的第二层含义是:如果将$n$+个物体放入$n$个抽屉中,而至少有一个抽屉中的物体大于$n$个,那么一定会有至少两个物体放置在同一个抽屉中。
举例来说,如果有7匹马放入6个马槽,那么至少有一个马槽里会有2匹马。
抽屉原理的应用十分广泛,可以用于解决许多实际问题。
下面,我们将分别用两个例子来展示抽屉原理的应用。
例子1:班级选学化学课在一个班级里,有20个学生,他们需要选择是否学习化学课。
为了方便安排课程,学校准备了15个班级,每个班级安排一个化学课。
按照学生和班级的数量,若每个班级至少有2个学生选择学习化学,那么至少需要多少个班级?解:根据抽屉原理的第一层含义,当20个学生放入15个班级时,至少有一个班级里会有2个或2个以上的学生选择学习化学。
所以,最少需要15个班级。
例子2:袜子和鞋子假设有8只袜子和8只鞋子,它们被放到8个抽屉里,每个抽屉只能放一只袜子或一只鞋子。
那么至少有多少个抽屉里既有袜子又有鞋子?解:根据抽屉原理的第二层含义,如果8只袜子和8只鞋子放入8个抽屉中,至少有一个抽屉里会有2只或2只以上的物体。
因此,至少有一个抽屉里既有袜子又有鞋子。
通过以上两个例子的讲解,我们可以看出抽屉原理在解决数学问题中的重要性和实用性。
它不仅能帮助我们判断物体和容器之间的关系,还可以引导我们对问题进行合理的分析和推理,从而得出准确的结论。
需要注意的是,虽然抽屉原理在许多情况下都是有效的,但在一些特殊情况下,可能会存在一些例外。
因此,在应用抽屉原理解决问题时,我们要注意问题的具体条件和要求,灵活运用抽屉原理来分析问题,以得出准确的结论。
抽屉原理
抽屉原理一.什么是抽屉原理?实例1:把3个苹果放在两个抽屉里,不论怎样放,“必有一个抽屉里至少放了2个苹果”。
实例2:把七只山雀,任意装入3只鸟笼内,则其中必有一只鸟笼至少装有3只山雀。
上述问题共同点都是在“任意放入”的条件下,得出“必然的结论”,这就是抽屉原理的基本思想二.抽屉原理的几种常见形式原理1。
把m 件物体,任意放在)(m n n <个抽屉里,则其中必有一个抽屉里至少放有两件物体。
原理2。
把)1(≥+k k mn 个物体放进n 个抽屉,则至少有一个抽屉里要放进1+m 个或更多个物体原理3。
把)1(321≥++++k k m m m m n 个物体放入n 个抽屉里,那么或在第一个抽屉里至少放入11+m 个物体,或在第二个抽屉里至少放入12+m 个物体,……,或在第n 个抽屉里至少放入1+n m 个物体。
原理4。
把m 个物体任意放在n 只抽屉里,那么总有一只抽屉里,至多有⎥⎦⎤⎢⎣⎡n m 个物体。
三.构造抽屉的几种常用方法在运用抽屉原理解题时,怎样才能构造出符合条件的抽屉呢?关键要合理地进行分类,无论怎样分类,都应当先确定分类的对象,再确定分类的标准,下面就常见的的设计抽屉的方法介绍如下1.分割图形构造抽屉例1. 在边长为1的正三角形中任意放置五个点,则必有两点,它们之间的距离不超过21。
分析:在正三角形内(包括边界)任意两点间的距都不超过其边长(其它多边形无此性质),根据这个性质,如果能把原来正三角形划分为四个边长为21的正三角形即可 解:设正三角形ABC 边长为1,连接三边中点DE 、EF 、FD ,则构成四个边长为21的小正三角形,任意放置五个点,依据抽屉原理,至少在一个小正三角形内(包括边界)不少于两点,它们之间的距离不大于小正三角形的边长。
即证。
例2. 在一个边长为1的正方形内任意给定9点,求证:在以这些点为顶点的各个三角形中,必有一个三角形,它的面积不大于81。
分析:首先要考虑这个正方形需要分割几块,才能保证在某一块里至少有3个点,根据抽屉原理319=+⎥⎦⎤⎢⎣⎡k ,可知,4=k 这就是说,把正方形分割成4块, 证明:将正方形分成四个面积为41的小正方形,根据抽屉原理2,至少有一个小正方形EFGH 所含(在内部或周界上)的给定点不少于3149=+⎥⎦⎤⎢⎣⎡个,设为A 、B 、C ,显然,若A 、B 、C共线,则命题成立,如果它们不共线,总可以用如图的方法将ABC ∆部分,那么212121==+≤+=∆∆∆EFGH MFGN EMNH CBD ABD ABC S S S S S S例3. 把93⨯的矩形分成27个单位小方格,将每个小方格任意涂上红色或蓝色。
小学奥数抽屉原理题型及答案解析
小学奥数抽屉原理题型及答案解析一、抽屉原理解释抽屉原理,也被称为鸽巢原理,是组合数学中的一个重要原理。
这个原理的基本含义是:如果n+1个物体被放到n个抽屉里,那么至少有一个抽屉中会放有2个或更多的物体。
这个原理可以用来解决很多看似复杂的问题。
原理解释:假设有3个抽屉和4个苹果,我们要把这4个苹果放进3个抽屉里。
无论我们怎么放,总会有至少一个抽屉里放了2个或更多的苹果。
这是因为每个抽屉最多只能放1个苹果的话,3个抽屉只能放3个苹果,但我们有4个苹果,所以至少有一个抽屉里会有2个苹果。
同样的,如果有n个抽屉和n+1个物体,无论我们怎么分配这些物体到抽屉里,至少会有一个抽屉里会有2个或更多的物体。
二、抽屉原理应用举例属相问题:中国有12个属相,如果问任意37个人中,至少有几个人属相相同?我们可以把12个属相看作12个抽屉,37个人看作37个物体。
根据抽屉原理,至少有一个抽屉里有4个或更多的物体,也就是说,至少有4个人的属相是相同的。
自然数问题:在任意的100个自然数中,是否可以找到一些数(可以是一个数),它们的和能被100整除?这个问题也可以通过抽屉原理来解决。
如果我们把这100个自然数对100取余,那么余数只能是0到99之间的数,也就是有100个“抽屉”。
根据抽屉原理,至少有一个“抽屉”里有多于一个的数,这两个数的差就是100的倍数,因此它们的和也能被100整除。
三、抽屉原理解题思路和方法首先,需要理解抽屉原理的基本含义,即如果把n+1个物体放在n个抽屉里,那么至少有一个抽屉中至少放有2个物体。
这是解题的基础。
其次,在解题过程中,需要找出隐藏的抽屉数和物体数,并将问题转化为抽屉问题。
这通常需要对问题进行仔细分析,找出其中的规律和特点。
接下来,可以利用平均分的方法来确定每个抽屉中的物体数。
如果物体数不能被抽屉数整除,那么至少有一个抽屉中的物体数会多于平均值。
这有助于确定至少有多少个物体是相同或满足某种条件的。
抽屉原理技巧解法
抽屉原理技巧解法引言抽屉原理是指如果有n个物体放在m个抽屉中,并且n > m,那么至少有一个抽屉中会放置多于一个物体。
这个原理很常见,应用广泛,可以用来解决许多实际问题。
本文将介绍抽屉原理的基本概念,并提供一些技巧和解法来应用抽屉原理。
什么是抽屉原理?抽屉原理,也被称为鸽笼原理,是数学中的一种基本原理。
它表明,如果将n+1个物体放入n个容器中,那么至少有一个容器中将放置多于一个物体。
抽屉原理可以用来解决很多实际问题,特别是在计数和概率方面。
抽屉原理的应用1. 鸽巢原理鸽巢原理是抽屉原理的一种应用,它指出如果有n个鸽子进入m个鸽巢,并且n > m,那么至少有一个鸽巢中会有多于一个鸽子。
这个原理可以应用于各种问题,例如在群体中寻找重复的元素,或者在计算机编程中对某些结果进行分类。
2. 生日问题生日问题是抽屉原理的另一个应用,它涉及到在一个具有固定人数的群体中,至少有两个人生日相同的概率问题。
根据生日问题,当群体的人数超过365人时,至少有两个人的生日是相同的。
这个问题可以用来解释概率论中的碰撞问题,并在密码学中有重要的应用。
3. 数独问题数独问题是一种利用抽屉原理解决的逻辑谜题。
它通过将9x9方格划分为9个3x3的小方格,并使用数字1到9填充每个方格,以满足每行、每列和每个小方格内的数字不重复的条件。
数独问题可以通过抽屉原理来解决,即在填充数字时,当某个方格的候选数字唯一时,它将成为必填数字。
4. 数据库设计在数据库设计中,抽屉原理可以用于确定关系数据库中的键和索引。
通过在表中选择恰当的列作为索引,可以提高数据库的性能,加快查询速度。
然而,根据抽屉原理,如果索引列的基数过高(即重复值太多),那么查询可能会变慢。
因此,在数据库设计中合理应用抽屉原理有助于提高性能。
抽屉原理的技巧和解法1. 分类和统计抽屉原理常常被用来解决分类和统计问题。
具体来说,在一组数据中,如果需要将数据按照某个准则分类,那么根据抽屉原理,至少有一个分类将包含多于一个数据。
抽屉原理全部题型及解析
抽屉原理全部题型及解析抽屉原理是一个重要的数学原理,也称为鸽巢原理。
它的核心思想是:如果将 n+1 个物体放入 n 个抽屉中,那么至少有一个抽屉里会放入两个或两个以上的物体。
这个原理在解决一些计数问题、证明存在性等数学问题时经常使用。
下面将介绍一些常见的抽屉原理题型及解析。
题型一:生日问题假设一个教室里有 n 个学生,他们的生日都在同一年中,现在要证明至少有两个学生的生日在同一天。
解析:将一年分为 365 天,学生个数作为抽屉数 n,将每个学生的生日作为物体。
由于一年只有 365 天,而学生的个数是 n,根据抽屉原理,必然存在至少一个抽屉放入了两个或两个以上的学生的生日,即至少存在两个学生的生日在同一天。
题型二:配对问题假设有 n 对袜子,每对袜子颜色相同,但对于每一对袜子,左右脚袜子的顺序是随机的。
现在要证明至少存在一双袜子的左脚和右脚颜色相同。
解析:将 n 对袜子分为 n 个抽屉,将每双袜子的颜色作为物体。
由于每对袜子的颜色是相同的,而袜子的数量是 n 对,根据抽屉原理,必然存在至少一个抽屉放入了两个或两个以上的袜子,即至少存在一双袜子的左脚和右脚颜色相同。
题型三:数字问题任给一个长度为 n+1 的序列 a1, a2, ..., an+1,其中的元素取值范围为 1 到 n,证明至少存在一个数字在序列中出现至少两次。
解析:将长度为 n+1 的序列分为 n 个抽屉,将每个数字作为物体。
由于序列的长度是 n+1,而数字的取值范围是 1 到 n,根据抽屉原理,必然存在至少一个抽屉放入了两个或两个以上的数字,即至少存在一个数字在序列中出现至少两次。
题型四:整数问题将任意 101 个整数分成 10 个集合,证明至少存在一个集合中包含两个整数,它们的和可以被 10 整除。
解析:将 101 个整数分为 10 个抽屉,将每个整数作为物体。
由于整数的数量是 101 个,而抽屉的数量是 10 个,根据抽屉原理,必然存在至少一个抽屉放入了两个或两个以上的整数,即至少存在一个集合中包含两个整数,它们的和可以被 10 整除。
抽屉原理解析
抽屉原理
在这类问题中,只需要确定某个物体(或某个人)的存在就可以了,并不需要指出是哪个物体(或哪个人),也不需要说明是通过什么方式把这个存在的物体(或人)找出来。
这类问题依据的理论,我们称之为“抽屉原理”。
形式一:把m个物体任意分放进n个空抽屉里(m>n,n是非0自然数),那么一定有一个抽屉中放进了至少2个物体。
形式二:把多于kn个物体任意分放进n个空抽屉里(k是正整数),那么一定有一个抽屉中放进了至少(k+1)个物体。
抽屉原理:把红、黑看成两个抽屉然后把七条边轮次放入黑红两个抽屉就是:7除以2商3余1,所以把余的1放入那个抽屉都至少有4条边为同色。
与“给一个七边形的7条边分别涂上红、黑两种颜色,不论怎么涂,至少有4条边..”考查相似的试题有:
把5枝铅笔放进2个文具盒,不管怎么放,总有一个文具盒至少有()枝铅笔。
一个袋子中有10只红袜子、8只蓝袜子、6只绿袜子和4只白袜子,闭着眼睛从袋子中摸袜子,每次只许摸一只,至少要摸多少只才能保证摸出的这几只袜子中至少有一双颜色一样?5只
口袋里有同样大小的8个白球、5个黄球和15个黑球。
闭上眼睛从口袋中摸球,至少取出多少个球,才能保证摸出的这几个球中有黑球?14个
给一个正方体木块的6个面分别涂上红、黄两种颜色,则不论如何涂最少都有(3 )个面的颜色相同。
一个不透明的盒子里装了红、黑、白玻璃球各2个,要保证取出的玻璃球三种颜色都有,他应保证至少取出( 5 )个;要使取出的玻璃球中至少有两种颜色,至少应取出(3 )个。
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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抽屉原理抽屉原理原理1 、2 、3都是第一抽屉原理的表述。
例1:同年出生的400人中至少有2个人的生日相同。
原理3 :把无穷多件物体放入n个抽屉,则至少有一个抽屉里有无穷个物体。
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。
原理2 :把多于mn(m乘以n)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。
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:把多于n+1个的物体放到n个抽屉里,则至少有一个抽屉里的东西不少于两件。
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),故不可能。
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。
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”)。
它是组合数学中一个重要的原理。
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解:将一年中的365天视为365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2人的生日相同. 400/365=1…35,1+1=2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.们的差是12。
从这10个数组的20个数中任取11个数,根据抽屉原理,至少有两个数取自同一个抽屉.由于凡在同一抽屉中的两个数都具有倍数关系,所以这两个数中,其中一个数一定是另一个数的倍数。
例4:某校校庆,来了n位校友,彼此认识的握手问候.请你证明无论什么情况,在这n个校友中至少有两人握手的次数一样多。
在有些问题中,“抽屉”和“物体”不是很明显的,需要精心制造“抽屉”和“物体”.如何制造“抽屉”和“物体”可能是很困难的,一方面需要认真地分析题目中的条件和问题,另一方面需要多做一些题积累经验。
整除问题“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.我们来研究有关的一些问题。
制造抽屉是运用原则的一大关键分析与解答我们用题目中的15个偶数制造8个抽屉:分析与解答在这20个自然数中,差是12的有以下8对:{20,8},{19,7},{18,6},{17,5},{16,4},{15,3},{14,2},{13,1}。
例5:15个网球分成数量不同的4堆,数量最多的一堆至少有多少个球?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。
(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.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),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。
下面例1 从2、4、6、…、30这15个偶数中,任取9个数,证明其中一定有两个数之和是34。
此抽屉特点:凡是抽屉中有两个数的,都具有一个共同的特点:这两个数的和是34。
现从题目中的15个偶数中任取9个数,由抽屉原理(因为抽屉只有8个),必有两个数可以在同一个抽屉中(符合上述特点).由制造的抽屉的特点,这两个数的和是34。
例2: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,它另外还有4个不能配对的数{9},{10},{11},{12},共制成12个抽屉(每个括号看成一个抽屉).只要有两个数取自同一个抽屉,那么它们的差就等于12,根据抽屉原理至少任选13个数,即可办到(取12个数:从12个抽屉中各取一个数(例如取1,2,3,…,12),那么这12个数中任意两个数的差必不等于12)。
例3:从1到20这20个数中,任取11个数,必有两个数,其中一个数是另一个数的倍数。
分析与解答根据题目所要求证的问题,应考虑按照同一抽屉中,任意两数都具有倍数关系的原则制造抽屉.把这20个数按奇数及其倍数分成以下十组,看成10个抽屉(显然,它们具有上述性质):{1,2,4,8,16},{3,6,12},{5,10,20},{7,14},{9,18},{11},{13},{15},{17},{19}。
分析与解答共有n位校友,每个人握手的次数最少是0次,即这个人与其他校友都没有握过手;最多有n-1次,即这个人与每位到会校友都握了手.然而,如果有一个校友握手的次数是0次,那么握手次数最多的不能多于n-2次;如果有一个校友握手的次数是n-1次,那么握手次数最少的不能少于1次.不管是前一种状态0、1、2、…、n-2,还是后一种状态1、2、3、…、n-1,握手次数都只有n-1种情况.把这n-1种情况看成n-1个抽屉,到会的n个校友每人按照其握手的次数归入相应的“抽屉”,根据抽屉原理,至少有两个人属于同一抽屉,则这两个人握手的次数一样多。
分析与解答此题实际是求出15可分拆多少种4个互不相同的整数之和,而15=1+2+3+9=1+2+4+8=1+2+5+7=1+3+4+7=1+3+5+6=2+3+4+6,所以最多一堆的球数可能是9、8、7、6,其中至少有6个。
[1]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。
(证明:n+1个自然数被n整除余数至少有两个相等(抽屉原理),不妨记为m=a1*n+b n=a2*n+b,则m-n整除n)。
[0],[1],[2]“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。
”决。
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: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(即抽屉中分别为含有余数为0,1,2的数),我们从这三个抽屉中各取1个(如1~5中取3,4,5),其和(3+4+5=12)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至少包含有3个余数(抽屉原理),即一个抽屉包含1个余数,另一个包含4个,或者一个包含2个余数另一个抽屉包含3个。
从余数多的那个抽屉里选出三个余数,其代数和或为0,或为3,或为6,均为3的倍数,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,从此抽屉中任意取出三个余数,同情况②,余数之和可被3整除,故其对应的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=2×3①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=b3②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同偶,这两个同奇(或同偶)的整数之和必为偶数.不妨设2|b1+b2则:6|b1+b2,即:6|a1+a2+a3+a4+a5+a6∴任意11个整数,其中必有6个数的和是6的倍数.例3:任意给定7个不同的自然数,求证其中必有两个整数,其和或差是10的倍数.分析:注意到这些数除以10的余数即个位数字,以0,1,…,9为标准制造10个抽屉,标以[0],[1],…,[9].若有两数落入同一抽屉,其差是10的倍数,只是仅有7个自然数,似不便运用抽屉原则,再作调整:[6],[7],[8],[9]四个抽屉分别与[4],[3],[2],[1]合并,则可保证至少有一个抽屉里有两个数,它们的和或差是10的倍数.抽屉原理- 表述抽屉原理的一种更一般的表述为: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。
”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面积问题染色问题例2 有5个小朋友,每人都从装有许多黑白围棋子的布袋中任意摸出3枚棋子.请你证明,这5个人中至少有两个小朋友摸出的棋子的颜色的配组是一样的。
例3:假设在一个平面上有任意六个点,无三点共线,每两点用红色或蓝色的线段连起来,都连好后,问你能不能找到一个由这些线构成的三角形,使三角形的三边同色?例3′(六人集会问题)证明在任意6个人的集会上,或者有3个人以前彼此相识,或者有三个人以前彼此不相识。