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小學(xué)數(shù)學(xué)典型應(yīng)用題十九【抽屜問題】
抽屜問題

【含義】

在數(shù)學(xué)問題中有一類與“存在性”有關(guān)的問題,如367個(gè)人中至少有兩個(gè)人是同一天過生日,這類問題在生活中非常常見,它所依據(jù)的理論,我們稱之為“抽屜原理”。抽屜原理又名狄利克雷原則,是符合某種條件的對象存在性問題有力工具。

【數(shù)量關(guān)系】

基本的抽屜原則是:如果把n+1個(gè)物體(也叫元素)放到n個(gè)抽屜中,那么至少有一個(gè)抽屜中放著2個(gè)或更多的物體(元素)。
抽屜原則可以推廣為:如果有m個(gè)抽屜,元素的個(gè)數(shù)是抽屜個(gè)數(shù)的k倍多一些,那么至少有一個(gè)抽屜要放(k+1)個(gè)或更多的元素。

【解題思路和方法】

目前,處理抽屜原理問題最基本和常用的方法是運(yùn)用“最不利原則”,構(gòu)造“最不利”“點(diǎn)最背”的情形。
例1:


不透明的箱子中有紅、黃、藍(lán)、綠四種顏色的球各20個(gè),一次至少摸出多少個(gè)球才能保證摸出兩個(gè)相同顏色的球?

解:

解決這個(gè)問題要考慮最不利的情況,因?yàn)橛?種顏色,想要摸出兩個(gè)相同顏色的球。那么最不利的情況就是,每種顏色的各摸出一個(gè),這時(shí)再摸一個(gè)球,一定與前幾個(gè)球有顏色相同的。因此至少要摸4+1=5(個(gè))球。

例2:



袋子中有2個(gè)紅球,3個(gè)黃球,4個(gè)藍(lán)球,5個(gè)綠球,一次至少摸出多少個(gè)球就能保證摸到兩種顏色的球?

解:

解決這個(gè)問題要考慮最不利情況,想要摸出兩種顏色的球,最不利的情況應(yīng)該是將一種顏色的球都拿出來時(shí),不論接下來摸的球是什么顏色都與之前顏色不同。因?yàn)?種球的個(gè)數(shù)各不相同,所以最不利的情況應(yīng)該是先將個(gè)數(shù)最多的球都拿出來,接下來摸的球都一定與之前顏色不同。因此至少摸出5+1=6(個(gè))球

例3:



一次數(shù)學(xué)競賽共5道選擇題,評分標(biāo)準(zhǔn)為:基礎(chǔ)分5分,答對一題得3分,答錯(cuò)扣1分,不答不得分。要保證至少有4人得分相同,最少需要多少人參加競賽?

解:

1、本題考察的是抽屜原理的相關(guān)知識,解決本題的關(guān)鍵是要知道得分一共有多少種不同的情況,進(jìn)而從最壞的情況開始考慮解決問題。

2、一共有5題,且有5分的基礎(chǔ)分,那么每道題就有1分的基礎(chǔ)分。也就相當(dāng)于答對一題得4分,答錯(cuò)不得分,不答得1分。

這次數(shù)學(xué)競賽的得分情況有以下幾種:

5題全對的只有1種情況:得20分;

對4題的有2種情況:1題答錯(cuò)得16分,1題沒答得17分;

對3題的有3種情況:2題全錯(cuò)得12分,只錯(cuò)1題得13分,2題不做得14分;

對2題的有4種情況:3題全錯(cuò)得8分,只錯(cuò)2題得9分,只錯(cuò)1題得10分;3題全不答得11分;

對1題的有5種情況:4題全錯(cuò)得4分,只錯(cuò)3題得5分,只錯(cuò)2題得6分,只錯(cuò)1題得7分,4題全不答得8分;

答對0題有6 種情況:5題全錯(cuò)得0分;錯(cuò)4題得1分,錯(cuò)3題得2分,錯(cuò)2題得3分,錯(cuò)1題得4分,5題全不答得5分。

我們發(fā)現(xiàn)從0分到20分,只有19分、18分、15分這三個(gè)分?jǐn)?shù)沒有,其它都有,所以一共有20+1-3=18(種)不同的得分。

要保證有四人得分相同,最少需要18×3+1 = 55(人)參加競賽。

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