《趣味數(shù)學(xué)抽屜原理》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《趣味數(shù)學(xué)抽屜原理(27頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、 晏子春秋晏子春秋里有一個(gè)里有一個(gè)“二桃殺三士二桃殺三士”的故事,的故事,大意是:大意是: 齊景公養(yǎng)著三名勇士,他們名叫田開疆、齊景公養(yǎng)著三名勇士,他們名叫田開疆、公孫接和古冶子。公孫接和古冶子。 這三名勇士都力大無(wú)比,武功超群,為齊景公這三名勇士都力大無(wú)比,武功超群,為齊景公立下過(guò)不少功勞。但他們也剛愎自用,目中無(wú)人,立下過(guò)不少功勞。但他們也剛愎自用,目中無(wú)人,得罪了齊國(guó)的宰相晏嬰。晏子便勸齊景公殺掉他們,得罪了齊國(guó)的宰相晏嬰。晏子便勸齊景公殺掉他們,并獻(xiàn)上一計(jì):以齊景公的名義賞賜三名勇士?jī)蓚€(gè)桃并獻(xiàn)上一計(jì):以齊景公的名義賞賜三名勇士?jī)蓚€(gè)桃子,讓他們自己評(píng)功,按功勞的大小吃桃。子,讓他們自己評(píng)
2、功,按功勞的大小吃桃。 三名勇士都認(rèn)為自己的功勞很大,應(yīng)該單獨(dú)吃三名勇士都認(rèn)為自己的功勞很大,應(yīng)該單獨(dú)吃一個(gè)桃子。于是公孫接講了自己的打虎功,拿了一一個(gè)桃子。于是公孫接講了自己的打虎功,拿了一只桃;田開疆講了自己的殺敵功,拿起了另一桃。只桃;田開疆講了自己的殺敵功,拿起了另一桃。兩人正準(zhǔn)備要吃桃子古冶子說(shuō)出了自己更大的功勞。兩人正準(zhǔn)備要吃桃子古冶子說(shuō)出了自己更大的功勞。 公孫接、田開疆都覺(jué)得自己的功勞確實(shí)不如古冶子公孫接、田開疆都覺(jué)得自己的功勞確實(shí)不如古冶子大,感到羞愧難當(dāng),趕忙讓出桃子。并且覺(jué)得自己大,感到羞愧難當(dāng),趕忙讓出桃子。并且覺(jué)得自己功勞不如人家,卻搶著要吃桃子,實(shí)在丟人,是好功勞不
3、如人家,卻搶著要吃桃子,實(shí)在丟人,是好漢就沒(méi)有臉再活下去,于是都拔劍自刎了。古冶子漢就沒(méi)有臉再活下去,于是都拔劍自刎了。古冶子見(jiàn)了,后悔不迭。仰天長(zhǎng)嘆道:如果放棄桃子而隱見(jiàn)了,后悔不迭。仰天長(zhǎng)嘆道:如果放棄桃子而隱瞞功勞,則有失勇士尊嚴(yán);為了維護(hù)自己而羞辱同瞞功勞,則有失勇士尊嚴(yán);為了維護(hù)自己而羞辱同伴,又有損哥們義氣。如今兩個(gè)伙伴都為此而死了,伴,又有損哥們義氣。如今兩個(gè)伙伴都為此而死了,我獨(dú)自活著,算什么勇士!說(shuō)罷,也拔劍自殺了。我獨(dú)自活著,算什么勇士!說(shuō)罷,也拔劍自殺了。 晏子采用借晏子采用借“桃桃”殺人的辦法,不費(fèi)吹灰之殺人的辦法,不費(fèi)吹灰之力,便達(dá)到了他預(yù)定的目的,可說(shuō)是善于運(yùn)用權(quán)力
4、,便達(dá)到了他預(yù)定的目的,可說(shuō)是善于運(yùn)用權(quán)謀。漢朝有人在一首詩(shī)中曾不無(wú)諷刺地寫道:謀。漢朝有人在一首詩(shī)中曾不無(wú)諷刺地寫道:“一朝被讒言,二桃殺三士。誰(shuí)能為此謀,一朝被讒言,二桃殺三士。誰(shuí)能為此謀,相國(guó)務(wù)晏子!相國(guó)務(wù)晏子!” 在晏子的權(quán)謀之中,包含了一個(gè)重要的在晏子的權(quán)謀之中,包含了一個(gè)重要的數(shù)學(xué)原理數(shù)學(xué)原理抽屜原理抽屜原理。 “ “ 抽屜原理抽屜原理”又稱又稱“鴿籠原理鴿籠原理”,最先是由,最先是由1919世世紀(jì)的德國(guó)數(shù)學(xué)家紀(jì)的德國(guó)數(shù)學(xué)家狄里克雷狄里克雷提出來(lái)的,所以又稱提出來(lái)的,所以又稱“狄狄里克雷原理里克雷原理”。狄里克雷狄里克雷德國(guó)數(shù)學(xué)家。對(duì)數(shù)論、數(shù)學(xué)分析和德國(guó)數(shù)學(xué)家。對(duì)數(shù)論、數(shù)學(xué)分析和數(shù)
5、學(xué)物理有突出貢獻(xiàn),是解析數(shù)論的創(chuàng)始人數(shù)學(xué)物理有突出貢獻(xiàn),是解析數(shù)論的創(chuàng)始人之一。之一。18051805年年2 2月月1313日生于迪倫,日生于迪倫,18591859年年5 5月月5 5日卒于格丁根。中學(xué)時(shí)曾受教于物理學(xué)家日卒于格丁根。中學(xué)時(shí)曾受教于物理學(xué)家G.S.G.S.歐姆;歐姆;1822182218261826年在巴黎求學(xué),深受年在巴黎求學(xué),深受J.-J.-B.-J.B.-J.傅里葉的影響傅里葉的影響 。回國(guó)后先后在布雷斯?;貒?guó)后先后在布雷斯勞大學(xué)、柏林軍事學(xué)院和柏林大學(xué)任教勞大學(xué)、柏林軍事學(xué)院和柏林大學(xué)任教2727年,年,對(duì)德國(guó)數(shù)學(xué)發(fā)展產(chǎn)生巨大影響。對(duì)德國(guó)數(shù)學(xué)發(fā)展產(chǎn)生巨大影響。18391
6、839年任柏年任柏林大學(xué)教授,林大學(xué)教授,18551855年接任年接任C.F.C.F.高斯在格丁根高斯在格丁根大學(xué)的教授職位。大學(xué)的教授職位。狄利克雷原則是組合數(shù)學(xué)中一個(gè)重要的原理。把它狄利克雷原則是組合數(shù)學(xué)中一個(gè)重要的原理。把它推廣到一般情形有以下幾種表現(xiàn)形式。推廣到一般情形有以下幾種表現(xiàn)形式。形式一:形式一: 設(shè)把設(shè)把n n1 1個(gè)元素分為個(gè)元素分為n n個(gè)集合個(gè)集合A A1 1,A A2 2,A An n,用,用a a1 1,a a2 2,a an n表示這表示這n n個(gè)集合里相應(yīng)個(gè)集合里相應(yīng)的元素個(gè)數(shù),證明至少存在某個(gè)的元素個(gè)數(shù),證明至少存在某個(gè)a ai i大于或等于大于或等于2.2.
7、形式二:形式二: 設(shè)把設(shè)把nmnm1 1個(gè)元素分為個(gè)元素分為n n個(gè)集個(gè)集合合A A1 1,A A2 2,A An n,用,用a a1 1,a a2 2,a an n表示這表示這n n個(gè)集合里相應(yīng)的元素個(gè)數(shù),證明至少存在某個(gè)個(gè)集合里相應(yīng)的元素個(gè)數(shù),證明至少存在某個(gè)a ai i大于或等于大于或等于m m1 1。 19471947年,匈牙利數(shù)學(xué)家把這一原理引進(jìn)到中學(xué)生數(shù)年,匈牙利數(shù)學(xué)家把這一原理引進(jìn)到中學(xué)生數(shù)學(xué)競(jìng)賽中,當(dāng)年匈牙利全國(guó)數(shù)學(xué)競(jìng)賽有一道這樣的試題學(xué)競(jìng)賽中,當(dāng)年匈牙利全國(guó)數(shù)學(xué)競(jìng)賽有一道這樣的試題:“證明:任何六個(gè)人中,一定可以找到三個(gè)互相認(rèn)識(shí)的證明:任何六個(gè)人中,一定可以找到三個(gè)互相認(rèn)識(shí)的
8、人,或者三個(gè)互不認(rèn)識(shí)的人。人,或者三個(gè)互不認(rèn)識(shí)的人?!?” 如果如果B、C、D三人三人互不認(rèn)識(shí)互不認(rèn)識(shí),那么我們就找到了,那么我們就找到了三個(gè)三個(gè)互不認(rèn)識(shí)互不認(rèn)識(shí)的人;如果的人;如果B、C、D三人中有兩個(gè)三人中有兩個(gè)互相互相認(rèn)識(shí)認(rèn)識(shí),例如,例如B與與C認(rèn)識(shí),那么,認(rèn)識(shí),那么,A、B、C就是三個(gè)就是三個(gè)互相互相認(rèn)識(shí)認(rèn)識(shí)的人。不管哪種情況,本題的結(jié)論都是成立的。的人。不管哪種情況,本題的結(jié)論都是成立的。 用用A、B、C、D、E、F代表六個(gè)人,從中隨便找代表六個(gè)人,從中隨便找一個(gè),例如一個(gè),例如A吧,把其余五個(gè)人放到吧,把其余五個(gè)人放到“與與A認(rèn)識(shí)認(rèn)識(shí)”和和“與與A不認(rèn)識(shí)不認(rèn)識(shí)”兩個(gè)兩個(gè)“抽屜抽屜”
9、里去,根據(jù)抽屜原理,至里去,根據(jù)抽屜原理,至少有一個(gè)抽屜里有三個(gè)人。不妨假定在少有一個(gè)抽屜里有三個(gè)人。不妨假定在“與與A認(rèn)識(shí)認(rèn)識(shí)”的的抽屜里有三個(gè)人,他們是抽屜里有三個(gè)人,他們是B、C、D。(1 16) 162136 1. 1.有黑色、白色、黃色的筷子各有黑色、白色、黃色的筷子各8 8根,混雜在一起,黑暗中想從這些筷根,混雜在一起,黑暗中想從這些筷子中取出顏色不同的兩雙筷子,問(wèn)至子中取出顏色不同的兩雙筷子,問(wèn)至少要取多少根才能保證達(dá)到要求?少要取多少根才能保證達(dá)到要求? 2.2.在在1 1只箱子里面放著紅、黑、白只箱子里面放著紅、黑、白三種顏色的手套各三種顏色的手套各6 6副,如想閉著眼副,如
10、想閉著眼睛從中取出兩副顏色不同的手套,問(wèn)睛從中取出兩副顏色不同的手套,問(wèn)至少要取出多少只才能達(dá)到要求?至少要取出多少只才能達(dá)到要求?121212121 12525 3. 在在2323的方格紙中,將的方格紙中,將19這這9個(gè)數(shù)字填入每個(gè)小方格中,并對(duì)所有個(gè)數(shù)字填入每個(gè)小方格中,并對(duì)所有形如形如“十字十字”的圖形中的的圖形中的5個(gè)數(shù)字和,個(gè)數(shù)字和,對(duì)于小方格中的數(shù)字的任意一種填法,對(duì)于小方格中的數(shù)字的任意一種填法,其中和數(shù)相等的其中和數(shù)相等的“十字十字”圖形至少有圖形至少有多少個(gè)?多少個(gè)? 4. 400人中至少有兩個(gè)人的生日相同人中至少有兩個(gè)人的生日相同.分析:生日從分析:生日從1月月1日排到日排
11、到12月月31日,共有日,共有366個(gè)不相個(gè)不相同的生日,我們把同的生日,我們把366個(gè)不同的生日看作個(gè)不同的生日看作366個(gè)抽屜,個(gè)抽屜,400人視為人視為400個(gè)蘋果,由表現(xiàn)形式個(gè)蘋果,由表現(xiàn)形式1可知,至少有兩可知,至少有兩人在同一個(gè)抽屜里,所以這人在同一個(gè)抽屜里,所以這400人中有兩人的生日相人中有兩人的生日相同同.解:將一年中的解:將一年中的366366天視為天視為366366個(gè)抽屜,個(gè)抽屜,400400個(gè)人看作個(gè)人看作400400個(gè)蘋果,由抽屜原理的表個(gè)蘋果,由抽屜原理的表現(xiàn)形式現(xiàn)形式1 1可以得知:至少有兩人的生日相可以得知:至少有兩人的生日相同同. .5. 5. 任取任取5 5
12、個(gè)整數(shù),必然能夠從中選出三個(gè),個(gè)整數(shù),必然能夠從中選出三個(gè),使它們的和能夠被使它們的和能夠被3 3整除整除. .證明:任意給一個(gè)整數(shù),它被證明:任意給一個(gè)整數(shù),它被3除,余數(shù)可能為除,余數(shù)可能為0,1,2,我,我們把被們把被3除余數(shù)為除余數(shù)為0,1,2的整數(shù)各歸入類的整數(shù)各歸入類r,r1,r2.至少有至少有一類包含所給個(gè)數(shù)中的至少兩個(gè)一類包含所給個(gè)數(shù)中的至少兩個(gè).因此可能出現(xiàn)兩種情況:因此可能出現(xiàn)兩種情況:.某一類至少包含三個(gè)數(shù);某一類至少包含三個(gè)數(shù);.某兩類各含兩個(gè)數(shù),第三類包含一個(gè)數(shù)某兩類各含兩個(gè)數(shù),第三類包含一個(gè)數(shù). 若是第一種情況,就在至少包含三個(gè)數(shù)的那一類中任取三若是第一種情況,就在
13、至少包含三個(gè)數(shù)的那一類中任取三數(shù),其和一定能被數(shù),其和一定能被3整除;整除; 若是第二種情況,在三類中各取一個(gè)數(shù),其和也能被若是第二種情況,在三類中各取一個(gè)數(shù),其和也能被3整整除除.綜上所述,原命題正確綜上所述,原命題正確. 6. 6. 某校派出學(xué)生某校派出學(xué)生204204人上山植樹人上山植樹1530115301株,株,其中最少一人植樹其中最少一人植樹5050株,最多一人植樹株,最多一人植樹100100株,株,則至少有則至少有5 5人植樹的株數(shù)相同人植樹的株數(shù)相同. .證明:按植樹的多少,從證明:按植樹的多少,從50到到100株可以構(gòu)造株可以構(gòu)造51個(gè)抽個(gè)抽屜,則個(gè)問(wèn)題就轉(zhuǎn)化為至少有屜,則個(gè)問(wèn)
14、題就轉(zhuǎn)化為至少有5人植樹的株數(shù)在同一人植樹的株數(shù)在同一個(gè)抽屜里個(gè)抽屜里. (用反證法用反證法)假設(shè)無(wú)人或人以上植樹的株數(shù)假設(shè)無(wú)人或人以上植樹的株數(shù)在同一個(gè)抽屜里,那只有人以下植樹的株數(shù)在同在同一個(gè)抽屜里,那只有人以下植樹的株數(shù)在同一個(gè)抽屜里,而參加植樹的人數(shù)為一個(gè)抽屜里,而參加植樹的人數(shù)為204人,所以,人,所以,每個(gè)抽屜最多有每個(gè)抽屜最多有4人,故植樹的總株數(shù)最多有:人,故植樹的總株數(shù)最多有:4(504(5051519999100)100)4 4251)10050( 1530015301得出矛盾得出矛盾.所以,至少有所以,至少有5 5人植樹的株數(shù)相同人植樹的株數(shù)相同. . 形式一:形式一:
15、設(shè)把設(shè)把n n1 1個(gè)元素分為個(gè)元素分為n n個(gè)集合個(gè)集合A A1 1,A A2 2,A An n,用,用a a1 1,a a2 2,a an n表示這表示這n n個(gè)集合個(gè)集合里相應(yīng)的元素個(gè)數(shù),證明至少存在某個(gè)里相應(yīng)的元素個(gè)數(shù),證明至少存在某個(gè)a ai i大于大于或等于或等于2.2.形式二:形式二: 設(shè)把設(shè)把nmnm1 1個(gè)元素分為個(gè)元素分為n n個(gè)集個(gè)集合合A A1 1,A A2 2,A An n,用,用a a1 1,a a2 2,a an n表示這表示這n n個(gè)集合里相應(yīng)的元素個(gè)數(shù),證明至少存在某個(gè)個(gè)集合里相應(yīng)的元素個(gè)數(shù),證明至少存在某個(gè)a ai i大于或等于大于或等于m m1 1。抽屜原理的兩種常見(jiàn)形式抽屜原理的兩種常見(jiàn)形式: 抽屜原理不僅在數(shù)學(xué)中有用,在抽屜原理不僅在數(shù)學(xué)中有用,在現(xiàn)實(shí)生活中也到處在起作用,如招生現(xiàn)實(shí)生活中也到處在起作用,如招生錄取、就業(yè)安排、資源分配、職稱評(píng)錄取、就業(yè)安排、資源分配、職稱評(píng)定等等,都不難看到抽屜原理的作用。定等等,都不難看到抽屜原理的作用。