抽屜原理
一、什麼是抽屜原理
打個比方:桌上有10個蘋果,要把這10個蘋果放到9個抽屜裡,無論怎樣放,有的抽屜可以放一個,有的可以放兩個,有的可以放五個,但最終可以找到有一個抽屜裡面至少放2個蘋果。這一現象就是我們所說的"抽屜原理"。
抽屜原理的一般含義為:如果每個抽屜代表一個集合,每一個蘋果就可以代表一個元素,假如有n+1或多於n+1個元素放到n個集合中去,其中必定至少有一個集合裡至少有兩個元素。
二、抽屜原理最常見的形式
第一抽屜原理:
1 .把多於n個的物體放到n個抽屜裡,則至少有一個抽屜裡有2個或2個以上的物體。
2 .把多於mn(m乘以n)個的物體放到n個抽屜裡,則至少有一個抽屜裡有m+1個或多於m+1個的物體。
(1、 2都是第一抽屜原理的表述)
第二抽屜原理:
把(mn-1)個物體放入n個抽屜中,其中必有一個抽屜中至多有(m—1)個物體。
抽屜原理問題的題型特徵:
在題幹或問法中出現"至少…才能保證",這個保證指的是一定能保證,也就是在最倒黴的情況下還能保證發生。
抽屜原理的解題方法:
最不利原則來解決抽屜原理問題——最不利數 +1就是正確答案。
五、應用抽屜原理解題
抽屜原理的內容簡明樸素,易於接受,它在數學問題中有重要的作用。許多有關存在性的證明都可用它來解決。
如:
我們從街上隨便找來13人,就可斷定他們中至少有兩個人屬相相同。
從5雙手套中任取6只,其中至少有2只恰為一雙手套。
從數1,2,…,10中任取6個數,其中至少有2個數為奇偶性不同。
例1:
一個布袋中有35個同樣大小的木球,其中白、黃、紅三種顏色各有10個,另外還有3個藍色球、2個綠色球,試問一次至少取出多少個球,才能保證取出的球中至少有4個是同一色的球?
抽屜原理的解法:
首先找抽屜的個數:白、黃、紅、藍、綠,共5個 抽屜
然後,考慮最差的情況。每種抽屜先(m-1)個球(此處m=4,即每種取3個。具體情況為白、黃、紅、藍各取3個,綠色取2個,此時布袋中已經沒有藍色和綠色的球了)。最後的得數再加上1,即為所求。
計算過程:(3+3+3+3+2)+1=15(個)
例2:
幼兒園買來許多牛、馬、羊、狗塑料玩具,每個小朋友任意選擇兩件,但不能是同樣的,問:至少有多少個小朋友去拿,才能保證有兩人所拿玩具相同?
解析:四種玩具,任意取兩件,方法數是C(4,2)=6,所以至少7個小朋友去拿,才能保證至少兩人所拿玩具相同。
例3:從一副完整的撲克牌中,至少抽出多少張牌,才能保證至少有6張牌的花色相同?
A.21 B.22 C.23 D.24
解析:此題答案為C。一副完整的撲克牌包括大王、小王;紅桃、方塊、黑桃、梅花各13張。
至少抽出多少張牌→求取物品的件數,考慮最差情況。
要求6張牌的花色相同,最差情況即紅桃、方塊、黑桃、梅花各抽出5張,再加上大王、小王,此時共取出了4×5+2=22張,此時若再取一張,則一定有一種花色的牌有6張。即至少取出23張牌,才能保證至少6張牌的花色相同。