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崔氏班六年級第五講
容斥原理
1、實驗小學五年級二班,參加語文興趣小組的有人,參加數(shù)學興趣小組的有人,有人兩個小組都參加.這個班有多少人參加了語文或數(shù)學興趣小組?
【解析】 如圖所示,圓表示參加語文興趣小組的人,圓表示參加數(shù)學興趣
小組的人,與重合的部分(陰影部分)表示同時參加兩個小組的
人.圖中圓不含陰影的部分表示只參加語文興趣小組未參加數(shù)學興
趣小組的人,有(人);圖中圓不含陰影的部分表示只參加
數(shù)學興趣小組未參加語文
2、興趣小組的人,有(人).
方法一:由此得到參加語文或數(shù)學興趣小組的有:(人).
方法二:根據(jù)包含排除法,直接可得:
參加語文或數(shù)學興趣小組的人參加語文興趣小組的人參加數(shù)學興趣小組的人兩個小組都參加的人,即:(人).
2、有100位旅客,其中有10人既不懂英語,又不懂俄語,有75人懂英語,又83人懂俄語.那么這100位旅客中既懂英語又懂俄語的有多少人.
【解析】如圖,用圓表示懂英語的75人,圓表示懂俄語的83人.那么
(人),人.
3、二元容斥
在1至2011的自然數(shù)中,
(1)能被3或7整除的數(shù)有個;
(2)既能被3整除,又能被7整除的有個;
(3)
3、能被3整除,但不能被7整除的有個;
(4)能被7整除,但不能被3整除的有個.
【解析】如圖,我們用方框表示1~2011中的所有自然數(shù);圓表示能被3整除的自然數(shù);圓表示能被7整除的自然數(shù);那么中間重疊部分表示既能被3整除,有能被7整除的自然數(shù),即.
那么我們能求出:;;.
(1)
(2)
(3)
(4)
4、在1至2011的自然數(shù)中,
(1)能被3或5或7整除的數(shù)有個;
(2)能同時被3,5,7整除的有個;
(3)能被3整除,但不能被5和7整除的有個;
(4)能被5和7整除,但不能被3整除的有個.
【解析】如圖,我們用方框表示1~2011中的所有自
4、然數(shù);圓表示能被3整除的自然數(shù);圓表示能被5整除的自然數(shù);圓表示能被7整除的自然數(shù).
那么我們能求出:;;;;;;.
(1)
(2)
(3)
(4)
5、(2008年西城實驗考題)在1至2008這2008個自然數(shù)中,恰好是3、5、7中兩個數(shù)的倍數(shù)的數(shù)共有 個.
【解析】1到2008這2008個自然數(shù)中,3和5的倍數(shù)有個,3
和7的倍數(shù)有個,5和7的倍數(shù)有個,3、5
和7的倍數(shù)有個.所以,恰好是3、5、7中兩個數(shù)的倍
數(shù)的共有個.
6、在2至400 的偶數(shù)中,既不能被3整除,又不能被5
5、整除,同時不能被7整除的整數(shù)有多少個?
【解析】首先2至400共200個偶數(shù),即:
,
,
,
,
從而符合條件的個.
7、真分數(shù)是最簡真分數(shù),問有多少種取值?
【解析】作為真分數(shù),與互質,同時,這就要求在1到1001內,不是7的倍數(shù),不是11的倍數(shù),也不是13的倍數(shù),本題中:
,
,
,
,
從而取值條件的有個.
8、某班人數(shù)60人,在一次抽考英語、數(shù)學、化學的考試中,英語及格的有41人,數(shù)學及格的有39人,化學及格的有42人;英語、數(shù)學兩科不及格的有14人,數(shù)學、化學兩科不及格的有13人,英語、化學兩科不及格的有11人,有兩科或兩科以上不及格
6、的人數(shù)為20人,則:
(1)三科都不及格的有幾人?
(2)至少有一科不及格的有幾人?
(3)三科都及格的人數(shù)有幾人?
【解析】使用韋恩圖輔助分析,將不及格作為條件,則
英語不及格的有(人),
數(shù)學不及格的有(人),
化學不及格的有(人),
英數(shù)14人、英化11人、數(shù)化13人也如圖所標,并設三科不及格的 人.
題目中所謂兩科或兩科以上不及格20人,即,解得.
即,從而,還知道,.從而:
⑴三科都不及格的有:人.
⑵至少有一科不及格的有:(人).
⑶三科都及格的有:(人).
9、衛(wèi)生部對120種食物是否含有維生素A、C、E進行調查,結果是:含維生素A的有62種,
7、含維生素C的有90種,含維生素E的有68種,同時含維生素A和C的有48種,同時含維生素A和E的有36種,同時含有維生素C和E的有50種,同時含這三種維生素的有25種.請問:
(1)這三種維生素都不含的食物有多少種?
(2)僅含維生素A的食物有多少種?
【解析】⑴設三種都不含的有種,則在中,,,,,即,解得.
⑵輔助韋恩圖進行分析,僅含維生素A的如圖陰影所示,在A中減掉AE和AC,再加上ACE,也就是.
10、森林里住著一群小白兔,每只小白兔都愛吃蘿卜、白菜和青草中的一種或
8、者幾種.愛吃蘿卜的小白兔中有12只不愛吃白菜;愛吃白菜的小白兔中有23只不愛吃青草;愛吃青草的小白兔中有34只不愛吃蘿卜.如果三種食物都愛吃的小白兔有5只,那么這群小白兔一共有多少只?
【解析】根據(jù)題意,將各部分分別用字母表示,則有:
根據(jù)題目描述,則有:
,所以有:,則這群小白兔一共有74只.
11、體育課上,60名學生面向老師站成一行,按老師口令,從左到右報數(shù):1,2,3,…,60,然后,老師讓所報的數(shù)是4的倍數(shù)的同學向后轉,接著又讓 所報的數(shù)是5的倍數(shù)的同學向后轉,最后讓所報的數(shù)是6的倍數(shù)的同學向后轉,現(xiàn)在面向老師的學生有________人.
【解析】使用韋恩圖輔助
9、分析,如圖,所有條件都不符合的依然面向老師,符合一個條件的背向,符合兩個條件的面向,符合三個條件的背向,圖中1表示面向,0表示背向.在本題中,
,(表示總數(shù),下面的分別表示算過1次,2次,3次的.以后同.)
,
,(注:4,6的最小公倍數(shù)為12)
但本題中面向老師的分兩部分,外圍的,
內部的,
因此面向老師的共有人.
12、有編號為1~2010的2010個氣球.有一個神槍手,他第一次把所有編號是3的倍數(shù)的氣球打破;第二次把編號是5的倍數(shù)的氣球打破;最后把編號是7的倍數(shù)的氣球
10、打破.那么,最后還剩幾個沒有被打破的氣球?
【解析】仔細分析,我們發(fā)現(xiàn)這道題實際上是要求1~2010中有多少個數(shù)不能被3,5,7整除.
被3整除的數(shù)有個;
被5整除的數(shù)有個;
被7整除的數(shù)有個;
其中,同時被3、5整除的數(shù)有個;
同時被3、7整除的有個;
同時被5、7整除的數(shù)有個;
同時被3、5、7整除的數(shù)有個.
那么,能被3、5、7整除的數(shù)共有: 個.
那么,不能被3、5、7整除的數(shù)共有個.
13、(2008年101中學考題)一根101厘米長的木棒,從同一端開始,第一次每隔2厘米畫一個刻度,第二次每隔3厘米畫一個刻度,第三次每隔5厘米畫一個刻度,如果按刻度把木棒
11、截斷,那么可以截出 段.
【解析】要求出截出的段數(shù),應當先求出木棒上的刻度數(shù),而木棒上的刻度數(shù),相當于1、2、3、…、100、101這101個自然數(shù)中2或3或5的倍數(shù)的個數(shù),為:
,故木棒上共有74個刻度,可以截出75段.
14、(第四屆走美試題)2006盞亮著的電燈,各有一個拉線開關控制,按順序編號為1,2,…,2006.將編號為2的倍數(shù)的燈的拉線各拉一下;再將編號為3的倍數(shù)的燈的拉線各拉一下,最后將編號為5的倍數(shù)的燈的拉線各拉一下.拉完后亮著的燈數(shù)為________盞.
【解析】因為燈在開始的時候是亮著的,所以拉了兩次或者沒拉的燈最后還是亮的.這道題實際上
12、是求1到2006中不能被2、3、5整除的數(shù)和只能同時被2、3、5中2個數(shù)整除的數(shù)的總個數(shù).
我們可以求得被2整除的數(shù)有個,
被3整除的數(shù)有,共668個,
被5整除的數(shù)有,共401個.
其中,同時被2、3整除的數(shù)有,共334個;
同時被3、5整除的有,共133個;
同時被2、5整除的數(shù)有,共200個;
同時被2、3、5整除的數(shù)有,共66個,所以,只能同時被2、3、5中2個數(shù)整除的數(shù)的個數(shù)為個,
不能被2、3、5整除的數(shù)的個數(shù)為個.所以,最后亮著的燈一共為個.
15、某班共有學生48人,其中27人會游泳,33人會騎自行車,40人會打乒乓球.那么,這個班至少有多少學生這三項運動
13、都會?
【解析】為了讓三項都會的人盡量少,那么考慮讓盡量多的人參加兩項運動.如果每個學生都參加2項運動,那么參加3種運動的共有(人次).而實際上參加3種比賽的共有(人次).那么還余下人次的運動.因此至少有4人這三項運動都會.下面我們來驗證能否構造一種情況,使得恰好有4個學生會這3項運動:
該情況可以用韋恩圖來構造和示意:
16、加語文競賽的有人,參加數(shù)學競賽的有人,參加英語競賽的有人,每人最多參加兩科,那么至少有 人參加這次競賽.
【解析】由于每人最多參加兩科,也就是說
14、有參加2科的,有參加1科的,要求參加的人最少,那么盡可能讓每人都參加兩科,所以理論上至少有人參加競賽,但參加英語競賽的有人,因此至少應該有人參加競賽
17、某班有名學生,參加語文競賽的有人,參加數(shù)學競賽的有人,參加英語競賽的有人,每人最多參加兩科,那么參加兩科的最多有 人.
【解析】根據(jù)題意可知,該班參加競賽的共有人次.由于每人最多參加兩科,也就是說有參加2科的,有參加1科的,也有不參加的,共是71人次.要求參加兩科的人數(shù)最多,則讓這人次盡可能多地重復,而,所以至多有人參加兩科,此時還有1人參加1科.
那么是否存在35人參加兩科的情況呢?由于此時還有1人是只參加一科
15、的,假設這個人只參加數(shù)學一科,那么可知此時參加語文、數(shù)學兩科的共有人,參加語文、英語兩科的共有人,參加數(shù)學、英語兩科的共有人.也就是說,此時全班有15人參加語文、數(shù)學兩科,13人參加語文、英語兩科,7人參加數(shù)學、英語兩科,1人只參加數(shù)學1科,還有14人不參加.檢驗可知符合題設條件.所以35人是可以達到的,則參加兩科的最多有35人.(當然本題中也可以假設只參加一科的參加的是語文或英語)
18、六年級班有人參加數(shù)學競賽,有人參加英語競賽,有人參加語文競賽,其中參加數(shù)學和英語兩科的有人,參加了英語和語文兩科的有人,參加了數(shù)學和語文的有人,那么六年級班全班至少有多少人?
【解析】要使全班人
16、最少,需參加三科競賽的人最少(可通過三元容斥公式來證明),至少有人下面只需驗證人是否成立,如下圖
所以全班至少有(人)
19、學而思的一場奧數(shù)選拔考試,試卷一共有道題,規(guī)定答對道及道以上的人能通過考試.發(fā)卷子時,唐老師說:“這次考試一共有個班的位同學參加,答對第題到第題的依次有、、、、人.在公布每位同學的成績之前,我想問大家一個問題:這次考試最少有多少位同學能通過呢?”
【解析】因為要算至少有多少人能通過考試.所以應該讓答對題的盡量多,且答對題的盡量多,然后是答對題的也盡量多.因為(道)題,去掉每人題,還有(道)題,答對題的最多能有人,而,也就是說可以讓所有不是剛好答對題的同
17、學都答對題.那么還有人全對.因此至少有人能通過考試.
20、(第14屆日本算術奧林匹克預賽試題(高小組))有100人參加算術測驗,從第1題到第5題共有5道題.答對每道題的人數(shù)分別是:第1題92人,第2題86人,第3題61人,第4題87人,第5題57人.這次測驗規(guī)定,5道題只要做對3道題就及格.那么最少有多少人及格?
【解析】答對題數(shù)的合計是:人.
為使及格人數(shù)最少,設全員答對的題不少于2道,余下的答對題的數(shù)量不多于人.把這盡可能少分給一些人.
從5道題都答對的最多的人數(shù)來考慮,如果答對第5題的最少人數(shù)57人都是滿分的話,余下的答對題數(shù)的合計是人.
再從答對4道題盡可能多的人數(shù)來考慮,答對人數(shù)第二少的第3題的61人中,有57人得滿分的話,答對了4道題的最多的情況下是人.
這時,余下的答對題數(shù)的合計是:.
答對3道題的人數(shù)是.
根據(jù)以上分析,可知及格者的最少人數(shù)是:人.
所以至少有65人及格.
崔帥帥職業(yè)格言:生有盡,業(yè)無窮;勤無價,耕耘為天下。