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抽屉原则

时间:2009-11-02 11:20 来源:互联网 作者:转载 点击:

大家知道,两个抽屉要放置三只苹果,那么一定有两只苹果放在同一个抽屉里,更一般地说,只要被放置的苹果数比抽屉数目大,就一定会有

大家知道,两个抽屉要放置三只苹果,那么一定有两只苹果放在同一个抽屉里,更一般地说,只要被放置的苹果数比抽屉数目大,就一定会有两只或更多只的苹果放进同一个抽屉,可不要小看这一简单事实,它包含着一个重要而又十分基本的原则抽屉原则.

1. 抽屉原则有几种最常见的形式

原则1 如果把n k(k1)个物体放进n只抽屉里,则至少有一只抽屉要放进两个或更多个物体:

原则本身十分浅显,为了加深对它的认识,我们还是运用反证法给予证明;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(k1),这不可能.

原则虽简单.巧妙地运用原则却可十分便利地解决一些看上去相当复杂、甚至感到无从下手的总是,比如说,我们可以断言在我国至少有两个人出生的时间相差不超过4秒钟,这是个惊人的结论,该是经过很多人的艰苦劳动,统计所得的吧!不,只须我们稍动手算一下:

不妨假设人的寿命不超过4万天(约110岁,超过这个年龄数的人为数甚少),则

10亿人口安排在8亿6千4百万个抽屉里,根据原则1,即知结论成立.

下面我们再举一个例子:
例1 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,那么根据原则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.

原则2 如果把mn k(k1)个物体放进n个抽屉,则至少有一个抽屉至多放进m 1个物体.证明同原则相仿.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.

原则1可看作原则2的物例(m=1)

例2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.

证明把两种颜色当作两个抽屉,把正方体六个面当作物体,那么6=22 2,根据原则二,至少有三个面涂上相同的颜色.

例3 把1到10的自然数摆成一个圆圈,证明一定存在在个相邻的数,它们的和数大于17.

证明 如图12-1,设a1,a2,a3,,a9,a10分别代表不超过10的十个自然数,它们围成一个圈,三个相邻的数的组成是(a1,a2,a3),(a2,a3,a4),(a3,a4,a5),,(a9,a10,a1),(a10,a1,a2)共十组.现把它们看作十个抽屉,每个抽屉的物体数是a1 a2 a3,a2 a3 a4,a3 a4 a5,a9 a10 a1,a10 a1 a2,由于

(a1 a2 a3) (a2 a3 a4) (a9 a10 a1) (a10 a1 a2)

=3(a1 a2 a9 a10)

=3(1 2 9 10)

根据原则2,至少有一个括号内的三数和不少于17,即至少有三个相邻的数的和不小于17.

原则1、原则2可归结到期更一般形式:
原则3把m1 m2 mn k(k1)个物体放入n个抽屉里,那么或在第一个抽屉里至少放入m1 1个物体,或在第二个抽屉里至少放入m2 1个物体,,或在第n个抽屉里至少放入mn 1个物体.

证明假定第一个抽屉放入物体的数不超过m1个,第二个抽屉放入物体的数不超过m2个,,第n个抽屉放入物体的个数不超过mn,那么放入所有抽屉的物体总数不超过m1 m2 mn个,与题设矛盾.(责任编辑:www.360gaokao.com)

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