第8讲[1].抽屉原理(二).学生版
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第八讲:抽屉原理(二)
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
1x
n1
,
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.
【例 1】 在一只口袋中有红色、黄色、蓝色球若干个,小聪明和其他六个小朋友一起做游戏,每人可
以
从口袋中随意取出
2
个球,那么不管怎样挑选,总有两个小朋友取出的两个球的颜色
完全一
样.你能说明这是为什么吗?
【巩固】 11名学生
到老师家借书,老师的书房中有文学、科技、天文、历史四类书,每名学生最多可借
两本不同类的书,最
少借一本.试说明:必有两个学生所借的书的类型相同
【巩固】 体
育用品的仓库里有许多足球、排球和篮球,有66个同学来仓库拿球,要求每个人至少拿一个,
最多拿两
个球,问至少有多少名同学所拿的球的种类是完全一样的?
【巩固】 幼儿园买
来很多玩具小汽车、小火车、小飞机,每个小朋友任意选择两件不同的,那么至少要
有几个小朋友才能保
证有两人选的玩具是相同的?
【例 2】 红、蓝两种颜色将一个
2
5
方格图中的小方格随意涂色(见下图),每个小方格涂一种颜色.是
五年级.第8讲.抽屉原
理(二) 教师版
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否存在两列,它们的小方格中涂的颜色完全相同?
第
第第
第第
四
三五
一二
列
列列
列
列
第一行
第二行
8
、
50
这
25
个偶数中至少任意取出多少个数,【例
3】 从
2
、
4
、
6
、才能保证有
2
个数
的和是
52
?
、
【巩固】
证明:在从1开始的前10个奇数中任取6个,一定有2个数的和是20.
【巩固】
从1,4,7,10,„,37,40这14个数中任取8个数,试证:其中至少有2个数的和是41.
【巩固】
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.
【例 4】 从1,2,3,4,„,1994这些自然数中,最多可以取
个数,能使这些数中任意两个数的差
都不等于9.
【巩固】 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.
【巩固】 从1,2,3,4,„,1988,1989这些自然
数中,最多可以取____个数,其中每两个数的差不等
于4.
【例 5】 从
1
、
2
、
3
、
4
、
5
、
6
、
7
、
8
、
9
、
10
、
11
和
12
中至多选出
个数,使得在选出
的数中,每一个数都不是另一个数的
2
倍.
【巩固】
从1到20这20个数中,任取11个不同的数,必有两个数其中一个是另一个数的倍数.
【巩固】 从1,3,5,7,„,97,99中最多可以选出多少个数,使得选出的数中,每一个数都
不是另一
个数的倍数?
五年级.第8讲.抽屉原理(二)
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【巩固】 从整数1、2、3、„、199、200中任选101
个数,求证在选出的这些自然数中至少有两个数,
其中的一个是另一个的倍数.
【例 6】 从1,2,3,„„49,50这50个数中取出若干个数,使其中任意两个数
的和都不能被7整除,
则最多能取出多少个数?
【例 7】
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;(3)在这51个数中,一定存在9个数,它们的最大公约数大于1.
【例 8】 有49个小孩,每人胸前有
一个号码,号码从1到49各不相同.现在请你挑选若干个小孩,排
成一个圆圈,使任何相邻两个小孩的
号码数的乘积小于100,那么你最多能挑选出多少个孩子?
【例 9】 要把
61个乒乓球分装在若干个乒乓球盒中,每个盒子最多可以装5个乒乓球,问:至少有多少
个盒子中的乒
乓球数目相同?
【例 10】 有苹果和桔子若干个,任意分成
5堆,能否找到这样两堆,使苹果的总数与桔子的总数都是偶
数?
【例 11】 在长度是
10
厘米的线段上任意取
11
个点,是否至
少有两个点,它们之间的距离不大于
1
厘米?
【巩固】 在
1
米长的直尺上任意点五个点,请你说明这五个点中至少有两个点的距离
不大于
25
厘米.
【巩固】 在
20米长的水泥阳台上放
12
盆花,随便怎样摆放,请说明至少有两盆花它们之间的距离小于<
br>2
米.
【例 12】
在边长为3的正三角形内,任意放入10个点,求证:必有两个点的距离不大于1.
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【巩固】 在边长为3米的
正方形中,任意放入28个点,求证:必定有四个点,以它们为顶点的四边形的
面积不超过1平方米.
【巩固】 在一个矩形内任意放五点,其中任意三点不在一条直线上。
证明:在以这五点为顶点的三角形
中,至少有一个的面积小于矩形面积的四分之一。
【例 13】 在一个直径为
2
厘米的圆内放入七个点,请证明一定有两个点的距离不
大于
1
厘米
【巩固】 平面上给定17个点,如果任意三个点中总有两个
点之间的距离小于1,证明:在这17个点中必
有9个点可以落在同一半径为1的圆内。
O
1
O
2
【例 14】
9条直线的每一条都把一个正方形分成两个梯形,而且它们的面积之比为2∶3。证明:这9
条
直线中至少有3 条通过同一个点。
A
N
H
D
E
P
Q
F
B
G
M
C
【例 15】 如图,能否在
8
行
8
列的方格表的每一个空格中分别
填上
1
,
2
,
3
这三个数,使得各行各列及
对角线
上
8
个数的和互不相同?并说明理由.
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【巩固】 能否在10行10列的方格表的每个空格中
分别填上1,2,3这三个数之一,使得大正方形的每
行、每列及对角线上的10个数字之和互不相同?
对你的结论加以说明.
【例 16】
(南京市第三届“兴趣杯”少年数学邀请赛决赛C卷第12题)如下图① ,
A
、
B<
br>、
C
、
D
四
只小盘拼成一个环形,每只小盘中放若干糖果,每
次可取出1只、或3只、或4只盘中的全部
糖果,也可取出2只相邻盘中的全部糖果.要使1至13粒糖
果全能取到,四只盘中应各有
粒糖果.把各只盘中糖果的粒数填在下图②中.
A
B
D
C
图① 图②
【巩固】 如右图
A
、
B
、
C
、
D
四只小盘拼成一个环形,每只小盘中放若干糖果.每次可取出1只、或3
只、或4只盘中的全部糖果,
也可取出2只相邻盘中的全部糖果.这样取出的糖果数最多有几种?
请说明理由.
A
B
D
C
【例 17】 如右图,分别标有数
字
1,2,,8
的滚珠两组,放在内外两个圆环上,开始时相对的滚珠所标的数
字都
不相同.当两个圆环按不同方向转动时,必有某一时刻,内外两环中至少有两对数字相同
的滚珠相对.
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【巩固】 8位小朋友围着
一张圆桌坐下,在每位小朋友面前都放着一张纸条,上面分别写着这8位小朋友
的名字.开始时,每位小
朋友发现自己面前所对的纸条上写的都不是自己的名字,请证明:经
过适当转动圆桌,一定能使至少两位
小朋友恰好对准自己的名字.
【例 18】 时钟的表盘上按标准的方式标着1
,2,3,„,11,12这12个数,在其上任意做
n
个120°的
扇形,每一个都
恰好覆盖4个数,每两个覆盖的数不全相同.如果从这任做的
n
个扇形中总能
恰好取出
3个覆盖整个钟面的全部12个数,求
n
的最小值.
11
10
9
8
7
6
5
12
1
2
3
4
【巩固】 (2009年清华附中入学测试题)如图,在时钟的表盘上任意作
9
个<
br>120°
的扇形,使得每一个扇形
都恰好覆盖
4
个数,且每两个扇形覆
盖的数不全相同,求证:一定可以找到
3
个扇形,恰好覆盖
整个表盘上的数.并举一个
反例说明,作
8
个扇形将不能保证上述结论成立.
11
10
98
7
6
5
12
1
2
3
4
练习1. 篮子里有苹果、梨、桃和桔子,现有若干个小朋友,如果每个小朋友都从中任意拿
两个水果,那
么至少有多少个小朋友才能保证有两个小朋友拿的水果是相同的?
练习2. 将每一个小方格涂上红色、黄色或蓝色.(每一列的三小格涂的颜色不相同),不
论如何涂色,其
中至少有两列,它们的涂色方式相同,你同意吗?
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练习3. 从
1
,
2<
br>,
3
,
,
100
这
100
个数中
任意挑出
51
个数来,证明在这
51
个数中,一定有两个数
的差为<
br>50
。
练习4.
从1至36个数中,最多可以取出___个数,使得这些数种没有两数的差是5的倍数.
练习5. 在
20
米长的水泥阳台上放
11
盆花,随便怎样摆放,至
少有几盆花之间的距离不超过
2
米.
练习6. 用数字1,2
,3,4,5,6填满一个
66
的方格表,如右图所示,每个小方格只填其中一个数字,将每个
22
正方格内的四个数字的和称为这个
22
正方格的“标示数
”.问:能否给出一种填
法,使得任意两个“标示数”均不相同?如果能,请举出一例;如果不能,请说
明理由.
练习7. 将400本书随意分给若干同学,但是每个人不许超过11
本,问:至少有多少个同学分到的书的
本数相同?
练习8.
边长为1的等边三角形内有5个点,那么这5个点中一定有距离小于0.5的两点.
【备选1】学校里买来数学、英语两类课外读物若干本,规定每位同学可以借阅其
中两本,现有
4
位小朋
友前来借阅,每人都借了
2
本.请问,你能保
证,他们之中至少有两人借阅的图书属于同一种吗?
【备选2】请证
明:在1,4,7,10,„,100中任选20个数,其中至少有不同的两组数其和都等于104.
【备选3】试说明在一条长100米的小路一旁植树101棵,不管怎样种,总有两棵树的距
离不超过1米.
【备选4】在边长为
1
的正方形内任意放入
九个点,求证:存在三个点,以这三个点为顶点的三角形的面
积不超过
0.125
五年级.第8讲.抽屉原理(二)
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【备选5】在
88
的方格纸中,每
个方格纸内可以填上
14
四个自然数中的任意一个,填满后对每个
22
“
田”
字形内的四个数字求和,在这些和中,相同的和至少有几个?
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