抽屉原理基本介绍
三年级奥数之抽屉原理

抽屉原理是在集合中对元素分配的原则和方法之一,它在数学中有着重要的应用。
下面将从什么是抽屉原理、抽屉原理的应用以及抽屉原理的实例等方面进行介绍。
一、什么是抽屉原理抽屉原理(也称为鸽巢原理)是指当把若干个物品放入若干个抽屉中时,无论如何放,总有一个抽屉中要放至少两个物品。
这是因为如果有n+1个物品放入n个抽屉中,那么至少有一个抽屉里面放了两个物品。
抽屉原理的数学概念是一种常用的思考方法,它的核心是基于“物品数大于抽屉数”。
二、抽屉原理的应用抽屉原理在数学中有广泛的应用,特别是在组合数学、概率论和数论等领域。
它常常用来解决组合问题、分配问题以及概率问题等。
1.解决组合问题:例如,若有n+1个元素放入n个抽屉中,那么必然存在至少一个抽屉中有至少两个元素,这对于解决组合问题非常有用。
2.解决分配问题:例如,如果有n+1个待分配的任务和n个人来分配任务,那么必然存在至少一个人分配到了两个任务。
这对于资源的合理分配具有指导意义。
3.解决概率问题:例如,当从一个有限的集合中随机选择元素时,当元素的数目大于选择次数时,抽屉原理可以帮助我们理解为什么在多次实验中,一些结果出现的概率较高。
三、抽屉原理的实例以下是一些经典的抽屉原理的实例,以帮助大家更好地理解抽屉原理的应用。
1.生日原理:假设一个教室里有365个学生,那么他们中间有至少两个人的生日相同的概率是多少?根据抽屉原理,我们可以知道只要有366个学生,那么必然存在至少两个人的生日是相同的。
2.快乐数:快乐数是指一个正整数,将该数的每个数位上的数字的平方相加,再对得到的结果重复进行相同的操作,最终结果为1、根据抽屉原理,如果不是快乐数,那么一定存在循环的结果。
3.鸽巢原理:在一群鸽子和若干个鸽巢之间进行配对,如果鸽子的个数大于鸽巢的个数,那么至少有一个鸽巢中有两只以上的鸽子。
这个例子非常形象地展示了抽屉原理。
总之,抽屉原理作为一种思考方法和解决问题的原则,可以在数学问题中发挥重要的作用。
抽屉原理问题知识点总结

抽屉原理问题知识点总结抽屉原理的基本形式是:如果n个物品被放置到m个抽屉中,并且n > m,那么至少有一个抽屉中有超过一个物品。
抽屉原理的应用非常广泛,它不仅出现在数学领域,还涉及到计算机科学、逻辑学、统计学、概率论等方面。
总结抽屉原理的知识点,可以从以下几个方面来展开。
一、基本概念1. 抽屉原理的概念抽屉原理是由德国数学家穆勒(Dirichlet)在1834年提出的。
它的基本概念是指如果有n个物品要放到m个抽屉里,且n > m,那么至少有一个抽屉里面有至少两个物品。
2. 抽屉原理的表述抽屉原理还可以用集合的交并运算来表述,即如果n个单个的数的和大于(n-1)倍的抽屉数,则必定存在多个数分配到同一个抽屉里。
3. 抽屉原理的思维方法抽屉原理是一种常见的数学论证方法,它的核心思想是通过将物品放入抽屉的过程,然后证明必然会有至少一个抽屉中包含多个物品。
这种思维方法在解决相关问题时非常重要。
二、抽屉原理的应用1. 计算机科学在计算机科学中,抽屉原理经常用来解决散列冲突问题。
当散列表的大小是有限的时候,存储的数据项的数量可能会比散列表的大小大,这时就可能会出现散列冲突。
抽屉原理可以帮助我们理解为什么散列冲突总是不可避免的。
2. 统计学在统计学中,抽屉原理可以用来解释生日悖论。
生日悖论是指在一个小的群体中,其中两人有相同生日的概率实际上要比我们直觉上想象的要高得多。
这一现象可以通过抽屉原理来很好地解释。
3. 概率论在概率论中,抽屉原理可以用来解决一些排列组合的问题。
例如,如果有n+1个物品要放到n个抽屉中,那么必然有一个抽屉中至少有两个物品。
这对于解决某些赌博游戏中的概率问题很有帮助。
4. 逻辑学在逻辑学中,抽屉原理可以用来解释一些谬误和伪命题。
例如,当有大于两个的命题时,就一定会出现至少两个命题具有相同的逻辑值。
三、抽屉原理的证明1. 直接证明法抽屉原理最简单的证明方法是使用直接证明法。
假设放置的物品数大于抽屉的数量,通过逻辑推理可以得出至少有一个抽屉至少有两个物品。
第10讲抽屉原理

第10讲 抽屉原理一、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 ()()11x n -, 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. 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?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.2. 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.在8个鱼缸里面,每个鱼缸放一条,就是8条金鱼;还剩下的一条,任意放在这8个鱼缸其中的任意一个中,这样至少有一个鱼缸里面会放有两条金鱼.3. 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. 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.4. 3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?先想一想,在这个问题中,把什么当作抽屉,一共有多少个抽屉?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.【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.5. 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. 属相共12个,把12个属相作为12个“抽屉”,13个同学按照自己的属相选择相应的“抽屉”,根据抽屉原理,一定有一个“抽屉”中有两个或两个以上同学,也就是说至少有两个同学属相一样.6. 五一路小学有367名2000年出生的学生,请问是否有生日相同的学生? 一年最多有366天,把366天看作366个“抽屉”,将367名学生看作367个“苹果”.这样,把367 个苹果放进366个抽屉里,至少有一个抽屉里不止放一个苹果.这就说明,至少有2名同学的生日相同.7. 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.五种颜色最多只能涂5个不同颜色的面,因为正方体有6个面,还有一个面要选择这五种颜色中的任意一种来涂,不管这个面涂成哪种颜色,都会和前面有一个面颜色相同,这样就有两个面会被涂上相同的颜色. 也可以把五种颜色作为5个“抽屉”,六个面作为六个物品,当把六个面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面,也就是至少会有两个面涂色相同.8. 向阳小学有730个学生,问:至少有几个学生的生日是同一天?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. 9. 试说明400人中至少有两个人的生日相同.将一年中的366天或365天视为366个或365个抽屉,400个人看作400个苹果,从最极端的情况考虑,即每个抽屉都放一个苹果,还有35个或34个苹果必然要放到有一个苹果的抽屉里,所以至少有一个抽屉有至少两个苹果,即至少有两人的生日相同. 10. 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.方法一:情况一:这三个小朋友,可能全部是男,那么必有两个小朋友都是男孩的说法是正确的;情况二:这三个小朋友,可能全部是女,那么必有两个小朋友都是女孩的说法是正确的;情况三:这三个小朋友,可能其中1男2女那么必有两个小朋友都是女孩说法是正确的;情况四:这三个小朋友,可能其中2男1女,那么必有两个小朋友都是男孩的说法是正确的.所以,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的说法是正确的;方法二:三个小朋友只有两种性别,所以至少有两个人的性别是相同的,所以必有两个小朋友都是男孩或者都是女孩.11. “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. 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,……,1n -.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1n -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2n -个熟人,这样熟人数目只有1n -种可能:0,1,2,……,2n -.这样,“苹果”数(n 个小朋友)超过“抽屉”数(1n -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1n -种可能:1,2,3,……,1n -.这时,“苹果”数(n 个小朋友)仍然超过“抽屉”数(1n -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.12. 五年级数学小组共有20名同学,他们在数学小组中都有一些朋友,请你说明:至少有两名同学,他们的朋友人数一样多.数学小组共有20名同学,因此每个同学最多有19个朋友;又由于他们都有朋友,所以每个同学至少有1个朋友.因此,这20名同学中,每个同学的朋友数只有19种可能:1,2,3,……,19.把这20名同学看作20个“苹果”,又把同学的朋友数目看作19个“抽屉”,根据抽屉原理,至少有2名同学,他们的朋友人数一样多.13. 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?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.将四个自然数放入三个抽屉,至少有一个抽屉里放了不止一个数,也就是说至少有两个数除以3的余数相同(需要对学生利用余数性质进行解释:为什么余数相同,则差就能被整除).这两个数的差必能被3整除.14. 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.想一想,不同的自然数被3除的余数有几类?在这道题中,把什么当作抽屉呢?把这四个连续的自然数分别除以3,其余数不外乎是0,1,2,把这3个不同的余数当作3个“抽屉”,把这4个连续的自然数按照被3除的余数,分别放入对应的3个“抽屉”中,根据抽屉原理,至少有两个自然数在同一个抽屉里,也就是说,至少有两个自然数除以3的余数相同. 15. 证明:任取8个自然数,必有两个数的差是7的倍数. 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. 16. 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【知识点与基本方法】抽屉原理1:将多于n件物品任意放到n个抽屉中,那么至少有一个抽屉中的物品不少于2件。
抽屉原理2:将多于m×n件物品任意放到到n个抽屉中,那么至少有一个抽屉中的物品不少于(m+1)件。
理解抽屉原理要注意几点:(1)抽屉原理是讨论物品与抽屉的关系,要求物品数比抽屉数或抽屉数的倍数多,至于多多少,这倒无妨。
(2)“任意放”的意思是不限制把物品放进抽屉里的方法,不规定每个抽屉中都要放物品,即有些抽屉可以是空的,也不限制每个抽屉放物品的个数。
(3)抽屉原理只能用来解决存在性问题,“至少有一个”的意思就是存在,满足要求的抽屉可能有多个,但这里只需保证存在一个达到要求的抽屉就够了。
(4)将a件物品放入n个抽屉中,如果a÷n= m……b,其中b是自然数,那么由抽屉原理2就可得到,至少有一个抽屉中的物品数不少于(m+1)件。
1.五年级有47名学生参加一次数学竞赛,成绩都是整数,满分是100分。
已知3名学生的成绩在60分以下,其余学生的成绩均在75~95分之间。
问:至少有几名学生的成绩相同?2.夏令营组织2000名营员活动,其中有爬山、参观博物馆和到海滩游玩三个项目。
规定每人必须参加一项或两项活动。
那么至少有几名营员参加的活动项目完全相同?3.把125本书分给五(2)班学生,如果其中至少有1人分到至少4本书,那么,这个班最多有多少人?4.张老师在一次数学课上出了两道题,规定每道题做对得2分,没做得1分,做错得0分。
张老师说:可以肯定全班同学中至少有6名学生各题的得分都相同。
那么,这个班最少有多少人?5.任意将若干个小朋友分为五组。
证明:一定有这样的两组,两组中的男孩总数与女孩总数都是偶数。
6.把一个长方形画成3行9列共27个小方格,然后用红、蓝铅笔任意将每个小方格涂上红色或蓝色。
是否一定有两列小方格涂色的方式相同?7.在任意的四个自然数中,是否总能找到两个数,它们的差是3的倍数?8.从1,3,5,7,…,47,49这25个奇数中至少任意取出多少个数,才能保证有两个数的和是52。
竞赛数学中的抽屉原理

竞赛数学中的抽屉原理
简介:抽屉原理是一种统计原理,由四位数学家兼统计学家:约
翰·施特劳斯、古斯塔夫·海尔·西多夫、艾伦·艾尔法和安德烈·拉普
洛斯在20世纪30年代发现的。
它用于描述随机事件的分布情况。
抽屉原
理的主要思想是,如果一个事件存在多种可能性,则通常会出现几种情况,而这几种情况又可以等分地再被分割,其中每个情况的发生概率都是给定的。
具体而言,抽屉原理可以用来说明随机事件的几率是一致的,也就是说,在每一次随机事件中,每一种可能性的发生概率都是固定的。
抽屉原理也被称为拉普洛斯原理,它简单的说明是,如果一个给定的
随机事件有m种可能性,那么它的概率就是1/m,这意味着每一种可能性
的概率都是相等的。
该原理可以用来推断许多概率题的正确答案。
抽屉原理也可以用来解决概率问题。
比如,一个骰子有6种可能的数字,它们的概率就是1/6.根据抽屉原理,如果确定一个给定的随机事件,就可以确定它的概率。
抽屉原理也可以应用于其他领域,例如,当我们想要预测一支股票的
未来行情时,也可以用抽屉原理。
抽屉原理通俗易懂

抽屉原理通俗易懂抽屉原理是一种两个或以上独立理据联合使用,来解释或解决问题的原理。
它源自一位20世纪英国数学家早期发明的一组独立理据,它用于支持和证明一个结论的真实性。
这些心理现象往往被称为“抽屉原理”,原因是该原理可以将模糊的思想比喻为一个多格子的抽屉,每个格子代表一个独立的理由,并且抽屉里面仍有一些格子没有被填满,因此当它可以达到一个新的抽屉时,所有未被填充的格子就会被填充,以形成一个新的事实或结论。
这种认识机制通常以一种范式方式表达,即从一个想法证明推理出另一个想法的步骤。
这些结论往往形成了一个完整的推理,因此这种方法通常被用来论证和证明一个原则或观点的真实性。
抽屉原理的核心是独立的理据和论据,它们总是被用作基础来出发,然后根据可证明的结论来确定最终的结果。
它的原理是,当需要达到一个结论或出现一个事实时,我们可以将所有相关的信息综合起来,形成一个完整的“抽屉”,而不是仅仅通过一个结论或一个事实来推理。
所有独立的理据和论据必须被有选择地整合在一起,并仔细地重新研究,以获得一个完整的理解。
此外,整个抽屉必须最终形成一个合理的结论,也就是所谓的,“抽屉原理”。
在抽屉原理中用到的最常见的技巧是统一理论、比较和对比。
统一的理论是指在理论的范围之内,将不同的观点和理论综合起来,并结合之前掌握的信息形成统一的思维模式以达到更好的结论。
比较和对比则是关注更加细节的信息,根据可比性来进行比较和对比,以便更准确地了解情况,从而得出最终的结论。
抽屉原理的最重要的好处是它能够帮助人们正确和客观地对待一个问题,并准确地评估其后果。
当可以运用抽屉原理处理问题时,就不需要仅仅依靠偏见和猜测来解决问题。
相反,抽屉原理可以帮助人们发现所有有效的选择,而不是停留在偏见和自身的想法中。
它还可以帮助那些不被意识到的问题得到有效解决,从而获得更好的结果。
抽屉原理是什么意思

抽屉原理是什么意思抽屉原理(也称为鸽巢原理)是数学中的一个重要原理,它描述的是一种概率现象。
抽屉原理可以简单地概括为:如果有n+1个物体要放进n个抽屉中,那么无论如何放置,至少有一个抽屉中必然会有两个或更多物体。
抽屉原理最早可以追溯到古希腊数学家彼得·建设者(Peter C. D)在1939年提出的鸽巢定理,后来由是美国数学家罗森(R. R*) 在1964年将其普及并以抽屉原理的名字命名。
这个原理的简单解释是很容易理解的。
假设有5个苹果和4个抽屉,我们需要将这些苹果放入抽屉中去。
无论如何摆放,必然会有至少一个抽屉中放入了两个或更多的苹果。
这是因为若将5个苹果放入4个抽屉,我们只能在某一个抽屉中放2个苹果,而按照抽屉原理的规定,至少会有一个抽屉中放入了两个或更多的物体。
抽屉原理的应用非常广泛,不仅仅局限于数学领域。
它可以应用于各个领域,如计算机科学、生物学、物理学等。
在计算机科学中,抽屉原理可以用于解决许多问题。
例如,在散列函数中,如果我们将 n个关键字映射到 m个槽位中(假设 n>m),那么至少会有一个槽位中有多个关键字映射。
这是因为抽屉原理告诉我们,无论以何种方式映射,始终会有两个关键字映射到同一个槽位上。
生物学中,抽屉原理可以用于解释遗传学中的基因频率。
在一个种群中,如果有 n 个个体,而有 m 种不同的基因,则至少会有个体携带相同的基因,而原因也是抽屉原理的应用。
物理学中,抽屉原理可以类比于波动理论。
例如,如果我们在一条线上有 n 个波峰,而只有 m 个波谷(n>m),则必然会有至少两个波峰在同一个波谷之间。
抽屉原理指导我们认识到,波动现象中特定的波峰和波谷的存在不能无限地隔离。
在生活中,我们也可以看到抽屉原理的应用。
例如,如果我们参加一个聚会,那么如果参与人数超过了场地的容纳能力,那么至少会有两个人被安排坐在同一张桌子上。
总结一下,抽屉原理是一种重要的概率现象,可以简单地概括为:在一定条件下,将多个物体放置到较少的容器中,必然会出现某个容器放入了两个或更多物体。
抽屉原理的定义是什么

抽屉原理的定义是什么1. 引言抽屉原理(也被称为鸽笼原理)是一种基本的数学原理,它在各个领域都有广泛的应用。
在数学、计算机科学和其他一些领域,抽屉原理用于解决众多问题,特别是计数和概率问题。
本文将讨论抽屉原理的定义、原理以及其应用。
2. 抽屉原理的定义抽屉原理是指,当将n+1个物体放入n个抽屉中时,至少有一个抽屉里面会放有两个或两个以上的物体。
换句话说,如果有更多的物体要放入比抽屉数更少的抽屉中,那么至少会有一个抽屉中会有多个物体。
具体来说,假设有n个抽屉和m个物体,如果m > n,那么至少会有一个抽屉中有两个或两个以上的物体。
3. 抽屉原理的证明为了证明抽屉原理,我们可以采用反证法。
假设没有任何一个抽屉中放有两个或两个以上的物体,那么每个抽屉最多只能放一个物体。
如果有n个抽屉,那么最多只能放n个物体。
但是,假设我们有m > n个物体,这与前提矛盾。
因此,我们可以得出结论,至少会有一个抽屉中放有两个或两个以上的物体。
4. 抽屉原理的例子4.1 学生选择课程考虑一个学生选择课程的例子。
假设有10门课程和8名学生。
每个学生选择了至少一门课程。
根据抽屉原理,至少有一个学生选择了两门或两门以上的课程。
这是因为学生数(8)大于课程数(10)。
4.2 双生子生日问题另一个例子是双生子生日问题。
假设有365天,365个抽屉代表每一天,而抽屉里放置的是人的出生日期。
根据抽屉原理,当我们有至少366个人时,至少会有两个人在同一天出生。
这个问题揭示了在很小的数量下,会有出现概率较高的事件。
5. 抽屉原理的应用抽屉原理在计算机科学和数学中有广泛的应用。
以下是一些常见的应用:•密码学:在密码学中,抽屉原理用于解释概率分布和碰撞的概念。
它帮助我们理解两个不同的消息可能具有相同哈希值的概率。
•图论:在图论中,抽屉原理有助于解决图的着色问题。
根据抽屉原理,当要给少于或等于n个节点的图着色时,至少需要n种颜色。
•计算机算法:抽屉原理还用于处理算法设计中的情况,例如哈希冲突。
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基本介绍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:同年出生的400人中至少有2个人的生日相同。
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。
制造抽屉是运用原则的一大关键例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。
分析与解答我们用题目中的15个偶数制造8个抽屉: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,它们的差是12。
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}。
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}。
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。
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。
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。
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?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]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。
(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)。
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(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:“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。
”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。
面积问题例:九条直线中的每一条直线都将正方形分成面积比为2:3的梯形,证明:这九条直线中至少有三条经过同一点.证明:如图,设直线EF将正方形分成两个梯形,作中位线MN。
由于这两个梯形的高相等,故它们的面积之比等于中位线长的比,即|MH|:|NH| 。
于是点H有确定的位置(它在正方形一对对边中点的连线上,且|MH|:|NH|=2:3). 由几何上的对称性,这种点共有四个(即图中的H、J、I、K).已知的九条适合条件的分割直线中的每一条必须经过H、J、I、K这四点中的一点.把H、J、I、K看成四个抽屉,九条直线当成9个物体,即可得出必定有3条分割线经过同一点 .应该是[(物体数-1)÷抽屉数]+1染色问题例1正方体各面上涂上红色或蓝色的油漆(每面只涂一种色),证明正方体一定有三个面颜色相同.证明:正方形有6个面由最多[(m-1)÷n]+1 得出[(6-1)÷2]+1=[2.5]+1=3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。
分析与解答首先要确定3枚棋子的颜色可以有多少种不同的情况,可以有:3黑,2黑1白,1黑2白,3白共4种配组情况,看作4个抽屉.根据抽屉原理,至少有两个小朋友摸出的棋子的颜色在同一个抽屉里,也就是他们所拿棋子的颜色配组是一样的。
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?解:首先可以从这六个点中任意选择一点,然后把这一点到其他五点间连五条线段,如图,在这五条线段中,至少有三条线段是同一种颜色,假定是红色,现在我们再单独来研究这三条红色的线。