01
抽屉原理
1834年狄利克雷提出的原理
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。”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。
第一抽屉原理
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。
抽屉原理
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×1,而不是题设的n k(k≥1),故不可能。
原理2 :把多于mn(m乘n) 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。
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。
原理1 、2 、3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(例如,将3×5-1=14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3-1=2)。
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。
02
经典例题
例1:袋子里有红、黄、黑、白珠子各15粒,闭上眼睛要想摸出颜色相同的五粒珠子,至少要摸出______粒珠子,才能保证达到目的。
讲析:
从最好的情况着手,则摸5粒刚好是同色的,但是不能保证做到。要保证5粒同色,必然从最坏情况着手。
最坏情况是摸了16粒,这16粒珠子中没有一种是5粒同色,也就是说有4粒红色、4粒黄色、4粒黑色和4粒白色的。现在再去摸一粒,这一粒只能是四色之一。
所以,至少要摸17粒。
例2:橱柜里有木筷子6根,竹筷子8根,从中最少摸出多少根筷子,才能保证有两双不同的筷子?
讲析:
由于先摸出8根筷子,都是竹筷子,只满足两双不同筷子要求的一部分,是最坏的情况,在摸出2根,必有一双筷子出现。8 2=10(根),所以,从中最少摸出10根筷子,才能保证有两双不同的筷子。
答:从中最少摸出10根筷子,才能保证有两双不同的筷子。
例3:把4支笔放进3个笔筒里,总有一个笔筒里至少有几支笔?
讲析:
1、找到物体个数----4,找到抽屉个数----3;
2、把4支笔(物体数)分别放进3个笔筒(抽屉)中的所有情况全部例举出来(4、0、0),(3、1、0)(2、2、0)(2、1、1);
3、得出结论:总有一个笔筒(抽屉)中至少有2支笔;
4、找到规律:物体个数比抽屉个数多1时,总有一个抽屉中至少有2个物体。
例4:把31个乒乓球最多放进几个盒子里,才能保证至少 有一个盒子里有不少于6个乒乓球?
讲析:
1、 理清抽屉原理3要素:物体数、抽屉数、总有一个抽屉中至少有几个;
2、寻找对应关系(见下图),找出已知条件(物体数是31个乒乓球,保证有一个盒子里不少于6个球);问题是求有多少个抽屉数?
3、分析题意后,列出算式: (31-1)÷(6-1)=6(个) ;
4、得出规律: 抽屉数=(物体数-1 )÷(抽屉中至少数-1)
5、逆推法适用于求物体数和抽屉数。
例5:30名学生参加比赛,已经任何10个人中至少有一个男生,请问男生至少有几人?
讲析:30-(10-1)=21(人)