如何解关于抽屉原理的数学题?

抽屉原理又称鸽巢原理,它是组合数学的一个基本原理,最先是由德国数学家狄利克雷明确地提出来的,因此,也称为狄利克雷原理。

奥数大冲关

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n个抽屉中,那么至少有一个抽屉中的物品不少于(m+1)件。

抽屉原理(3):无穷多个元素分成n个集合,则至少有一个集合中含有无穷多个元素。(我们以后才会接触到)

关于抽屉原理,我们要注意以下的几点:①“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。②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。

例题一:有苹果和橘子若干个,任意分成5堆,能否找到这样两堆,使苹果的总数与橘子的总数都是偶数?

思路分析:由于题目只要求判断两堆水果的个数关系,因此可以从水果个数的奇、偶性上来考虑抽屉的设计。

对于每堆水果中的苹果、橘子的个数分别都有奇数与偶数两种可能,所以每堆水果中苹果、橘子个数的搭配就有4种情形:(奇,奇)、(奇,偶)、(偶,奇)、(偶,偶),其中括号中的第一个字表示苹果数的奇偶性,第二个字表示桔子数的奇偶性。将这4种情形看成4个抽屉,现有5堆水果,根据抽屉原理可知,这5堆水果里至少有2堆属于上述4种情形的同一种情形。由于奇数加奇数为偶数,偶数加偶数仍为偶数,所以在同一个抽屉中的两堆水果,其苹果的总数与橘子的总数都是偶数。

聪明的小朋友,仔细想一想,例题一运用的是第几条抽屉原理呢?

例题二:从1,2,3,…,99,100这100个数中任意选出51个数。证明:

(1)在这51个数中,一定有两个数互质;

(2)在这51个数中,一定有两个数的差等于50。

思路分析:(1)我们将1∽100分成(1,2),(3,4),(5,6),(7,8),…,(99,100)这50组,每组内的数相邻。而相邻的两个自然数互质。

将这50组数作为50个抽屉,同一个抽屉内的两个数互质。

而现在51个数,放进50个抽屉,则必定有两个数在同一抽屉,于是这两个数互质。问题得证。

(2)我们将1∽100分成(1,51),(2,52),(3,53),…,(40,90),…(50,100)这50组,每组内的数相差50。将这50组数视为抽屉,则现在有51个数放进50个抽屉内,则必定有2个数在同一抽屉,那么这两个数的差为50。问题得证。

例题三: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?

思路分析:问的是“至少有几名营员参加的活动项目完全相同”,应该把活动项目当成抽屉,营员当成物品。营员数已经有了,现在的问题是应当搞清有多少个抽屉。因为“每人必须参加一项或两项活动”,共有3项活动,所以只参加一项活动的有3种情况,参加两项活动的有爬山与参观、爬山与海滩游玩、参观与海滩游玩3种情况,所以共有3+3=6(个)抽屉。2000÷6=333……2,根据抽屉原理(2),至少有一个抽屉中有333+1=334(件)物品,即至少有334名营员参加的活动项目是相同的。

百晓生:同学们对利用抽屉原理解题是不是有了更加深入的体会了呢?口说无凭,来两道题检验一下吧!

变式1:15个小朋友中,至少有几个小朋友在同一个月生日?

变式2:六年级(1)班的同学参加一次数学考试,满分为100分,全班最低分为75分,每人得分都是整数,并且班上至少有3人得分相同,那么六(1)班至少有多少同学?

注:“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”

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