鸽舍原理

鸽舍原理  

2009-07-24 23:00:03|  分类： 经典算法 |  标签： |字号大中小 订阅

（1）鸽舍原理，也称“抽屉原理”或利克雷原则，它是一个重要而又基本的数学原理，应用它可以解决各种有趣的问题，并且常常能够得到令人惊奇的结果，许多看起来相当复杂，甚至无从下手的问题，利用它能很容易得到解决。

     原理1：把n+1个元素分成n类，不管怎么分，则一定有一类中有2个或2个以上的元素。

     原理2：把多于m×n个物体放到n个抽屉里，那么一定有一个抽屉里有m＋1个或者m＋1个以

           上的物体。

     原理2-1：把m个元素任意放入n（n＜m＝个集合，则一定有一个集合呈至少要有k个元素。

             其中 k＝ m%n(当m%n==0)或k=m%n+1(当m%n<>0)

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     （抽屉原理的一般含义为:“如果每个抽屉代表一个集合,每一个苹果就可以代表一个元素,假如有 n+1或多于n+1个元素放到n个集合中去,其中必定至少有一个集合里至少有两个元素。” ）

     （2） 应用抽屉原理解题的步骤

     第一步：分析题意。分清什么是“东西”，什么是“抽屉”，也就是什么作“东西”，什

     么可作“抽屉”。

     第二步：制造抽屉。这个是关键的一步，这一步就是如何设计抽屉。根据题目条件和结论，结合有关的数学知识，抓住最基本的数量关系，设计和确定解决问题所需的抽屉及其个数，为使用抽屉铺平道路。

     第三步：运用抽屉原理。观察题设条件，结合第二步，恰当应用各个原则或综合运用几个原则，以求问题之解决。

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例1、 教室里有5名学生正在做作业，今天只有数学、英语、语文、地理四科作业

求证：这5名学生中，至少有两个人在做同一科作业。

证明：将5名学生看作5个苹果

将数学、英语、语文、地理作业各看成一个抽屉，共4个抽屉

由抽屉原理1，一定存在一个抽屉，在这个抽屉里至少有2个苹果。

即至少有两名学生在做同一科的作业。

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例2、 木箱里装有红色球3个、黄色球5个、蓝色球7个，若蒙眼去摸，为保证取出的球中有两个球的颜色相同，则最少要取出多少个球？

解：把3种颜色看作3个抽屉

若要符合题意，则小球的数目必须大于3

大于3的最小数字是4

故至少取出4个小球才能符合要求

答：最少要取出4个球。

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例3、 班上有50名学生，将书分给大家，至少要拿多少本，才能保证至少有一个学生能得到两本或两本以上的书。

解：把50名学生看作50个抽屉，把书看成苹果

根据原理1，书的数目要比学生的人数多

即书至少需要50+1=51本

答：最少需要51本。

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例4、 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。

解：把这条小路分成每段1米长，共100段

每段看作是一个抽屉，共100个抽屉，把101棵树看作是101个苹果

于是101个苹果放入100个抽屉中，至少有一个抽屉中有两个苹果

即至少有一段有两棵或两棵以上的树

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例5、 11名学生到老师家借书，老师是书房中有A、B、C、D四类书，每名学生最多可借两本不同类的书，最少借一本

试证明：必有两个学生所借的书的类型相同

证明：若学生只借一本书，则不同的类型有A、B、C、D四种

若学生借两本不同类型的书，则不同的类型有AB、AC、AD、BC、BD、CD六种

共有10种类型

把这10种类型看作10个“抽屉”

把11个学生看作11个“苹果”

如果谁借哪种类型的书，就进入哪个抽屉

由抽屉原理，至少有两个学生，他们所借的书的类型相同

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例6、 有50名运动员进行某个项目的单循环赛，如果没有平局，也没有全胜

试证明：一定有两个运动员积分相同

证明：设每胜一局得一分

由于没有平局，也没有全胜，则得分情况只有1、2、3……49，只有49种可能

以这49种可能得分的情况为49个抽屉

现有50名运动员得分

则一定有两名运动员得分相同

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例7、 体育用品仓库里有许多足球、排球和篮球，某班50名同学来仓库拿球，规定每个人至少拿1个球，至多拿2个球，问至少有几名同学所拿的球种类是一致的？

解题关键：利用抽屉原理2。

解：根据规定，多有同学拿球的配组方式共有以下9种：

｛足｝｛排｝｛蓝｝｛足足｝｛排排｝｛蓝蓝｝｛足排｝｛足蓝｝｛排蓝｝

以这9种配组方式制造9个抽屉

将这50个同学看作苹果

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由抽屉原理k＝50%9,可得，至少有6人，他们所拿的球类是完全一致的