什么是抽屉原理?
什么是抽屉原理?抽屉原理是小学奥数、初中入学分班考、奥数竞赛等场合经常会遇到的一类题型。整体上来说,对于普通孩子,遇到这类题容易拉分数,原因在于原理本身太抽象,应用五花八门。抽屉原理的表述先看几个例子:
1.将多于n个苹果任意放到n个抽屉里,那么至少有一个抽屉中的苹果个数不少于2个。(最常用到)
2.将多于m*n个苹果任意放到n个抽屉中,那么至少有一个抽屉中的苹果个数不少于m+1。(1理解了,这个就不难)
3.将无穷多个苹果任意放到n个抽屉中,那么至少有一个抽屉中有无穷多个苹果。(考试中不太会用到)
4. 10只鸽子飞回3个鸽舍,总有一个鸽舍里飞进的鸽子数不少于4只。这是因为10只鸽子飞进三个鸽舍,10÷3=3(只)…1只,即平均每个鸽舍飞入三只鸽子后,还有1只鸽子没有飞入,因此总有一个鸽舍至少飞进3+1=4只.
5. 有红、黄、蓝、白珠子各10粒,装在一只袋子里,为了保证摸出的珠子有两粒颜色相同,应至少摸出几粒?因为袋子中共有红、黄、蓝、白四种颜色的珠子,要想保证摸出的珠子有两粒颜色相同,最差情况是摸出的4粒珠子中红、黄、蓝、白四种颜色的珠子各一个,此时只要再任意摸出一粒,就能保证保证摸出的珠子有两粒颜色相同,即4+1=5粒。
以上这些现象就是我们数学里所说的“抽屉原理”, 抽屉原理有时也被称为鸽巢原理。抽屉原理的一般含义为:把多于n+k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。它是组合数学中一个重要的原理。
根据抽屉原理还可以得到:把多于mn(m乘以n)(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。
利用上述原理容易证明:某班从49名学生中选一名班长,小红、小明和小华为候选人.统计完37张票后发现:小红15票,小明10票,小华12票.在余下的票中,小红至少再得几张票才能保证以最多票数当选班长?
解:还剩下没统计:49-(15+10+12)=12(张),
小红已经比小华多了:15-12=3(张),
若把这12张平均分给二人:
12÷2=6(张),每人6张,小红再给小华1张,小华就比小红多分得2张,
小红分的数量6-1=5(张)
所以小红至少再得5张票才能当选。
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。
看先这个例子:
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。
证明:设每胜一局得一分,由于没有平局,也没有全胜,则得分情况只有1、2、3……49,只有49种可能,以这49种可能得分的情况为49个抽屉,现有50名运动员得分,则一定有两名运动员得分相同。
再看下面这个例子:
11名学生到老师家借书,老师是书房中有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。
证明:若学生只借一本书,则不同的类型有A、B、C、D四种,若学生借两本不同类型的书,则不同的类型有AB、AC、AD、BC、BD、CD六种。共有10种类型,把这10种类型看作10个“抽屉”,把11个学生看作11个“苹果”。如果谁借哪种类型的书,就进入哪个抽屉,由抽屉原理,至少有两个学生,他们所借的书的类型相同。