高中抽屉原理练习题

2024-07-25

高中抽屉原理练习题(精选6篇)

篇1:高中抽屉原理练习题

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§23抽屉原理

课后练习

1.幼儿园买来了不少白兔、熊猫、长颈鹿塑料玩具,每个小朋友任意选择两件,那么不管怎样挑选,在任意七个小朋友中总有两个彼此选的玩具都相同,试说明道理.2.正方体各面上涂上红色或蓝色的油漆(每面只涂一种色),证明正方体一定有三个面颜色相同.3.把1到10的自然数摆成一个圆圈,证明一定存在在个相邻的数,它们的和数大于17.4.有红袜2双,白袜3双,黑袜4双,黄袜5双,蓝袜6双(每双袜子包装在一起)若取出9双,证明其中必有黑袜或黄袜2双.5.在边长为1的正方形内,任意给定13个点,试证:其中必有4个点,以此4点为顶点的四边开面积不超过

(假定四点在一直线上构成面积为零的四边形).6.在一条笔直的马路旁种树,从起点起,每隔一米种一棵树,如果把三块“爱护树木”的小牌分别挂在三棵树上,那么不管怎样挂,至少有两棵挂牌的树之间的距离是偶数(以米为单位),这是为什么?

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1.解 从三种玩具中挑选两件,搭配方式只能是下面六种:

(兔、兔),(兔、熊猫),(兔、长颈鹿),(熊猫、熊猫),(熊猫、长颈鹿),(长颈鹿、长颈鹿)

把每种搭配方式看作一个抽屉,把7个小朋友看作物体,那么根据原则1,至少有两个物体要放进同一个抽屉里,也就是说,至少两人挑选玩具采用同一搭配方式,选的玩具相同.原则2 如果把mn+k(k≥1)个物体放进n个抽屉,则至少有一个抽屉至多放进m+1个物体.证明同原则相仿.若每个抽屉至多放进m个物体,那么n个抽屉至多放进mn个物体,与题设不符,故不可能.原则1可看作原则2的物例(m=1)

2.证明把两种颜色当作两个抽屉,把正方体六个面当作物体,那么6=2×2+2,根据原则二,至少有三个面涂上相同的颜色.3.证明 如图12-1,设a1,a2,a3,„,a9,a10分别代表不超过10的十个自然数,它们围成一个圈,三个相邻的数的组成是(a1,a2,a3),(a2,a3,a4),(a3,a4,a5),„,(a9,a10,a1),(a10,a1,a2)共十组.现把它们看作十个抽屉,每个抽屉的物体数是a1+a2+a3,a2+a3+a4,a3+a4+a5,„a9+a10+a1,a10+a1+a2,由于

(a1+a2+a3)+(a2+a3+a4)+„+(a9+a10+a1)+(a10+a1+a2)=3(a1+a2+„+a9+a10)=3×(1+2+„+9+10)

根据原则2,至少有一个括号内的三数和不少于17,即至少有三个相邻的数的和不小于17.原则

1、原则2可归结到期更一般形式:

原则3把m1+m2+„+mn+k(k≥1)个物体放入n个抽屉里,那么或在第一个抽屉里至少放入m1+1个物体,或在第二个抽屉里至少放入m2+1个物体,„„,或在第n个抽屉里至少放入mn+1个物体.数学教育网http:// 数学教育网---数学试题-数学教案-数学课件-数学论文-竞赛试题-中高考试题信息http:// 证明假定第一个抽屉放入物体的数不超过m1个,第二个抽屉放入物体的数不超过m2个,„„,第n个抽屉放入物体的个数不超过mn,那么放入所有抽屉的物体总数不超过m1+m2+„+mn个,与题设矛盾.4.证明 除可能取出红袜、白袜3双外.还至少从其它三种颜色的袜子里取出4双,根据原理3,必在黑袜或黄袜、蓝袜里取2双.上面数例论证的似乎都是“存在”、“总有”、“至少有”的问题,不错,这正是抽屉原则的主要作用.需要说明的是,运用抽屉原则只是肯定了“存在”、“总有”、“至少有”,却不能确切地指出哪个抽屉里存在多少.制造抽屉是运用原则的一大关键

首先要指出的是,对于同一问题,常可依据情况,从不同角度设计抽屉,从而导致不同的制造抽屉的方式.5.证明如图12-2把正方形分成四个相同的小正方形.因13=3×4+1,根据原则2,总有4点落在同一个小正方形内(或边界上),以此4点为顶点的四边形的面积不超过小正方形的面积,也就不超过整个正方形面积的.事实上,由于解决问题的核心在于将正方形分割成四个面积相等的部分,所以还可以把正方形按图12-3(此处无图)所示的形式分割.合理地制造抽屉必须建立在充分考虑问题自身特点的基础上.6.解如图12-4(设挂牌的三棵树依次为A、B、C.AB=a,BC=b,若a、b中有一为偶数,命题得证.否则a、b均为奇数,则AC=a+b为偶数,命题得证.下面我们换一个角度考虑:给每棵树上编上号,于是两棵树之间的距离就是号码差,由于树的号码只能为奇数和偶数两类,那么挂牌的三棵树号码至少有两个同为奇数或偶数,它们的差必为偶数,问题得证.数学教育网http:// 数学教育网---数学试题-数学教案-数学课件-数学论文-竞赛试题-中高考试题信息http:// 后一证明十分巧妙,通过编号码,将两树间距离转化为号码差.这种转化的思想方法是一种非常重要的数学方法

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篇2:高中抽屉原理练习题

1.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,故至少取出4个小球才能符合要求。

2.一幅扑克牌有54张,最少要抽取几张牌,方能保证其中至少有2张牌有相同的点数?

解:点数为1(A)、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11(J)、12(Q)、13(K)的牌各取1张,再取大王、小王各1张,一共15张,这15张牌中,没有两张的点数相同。这样,如果任意再取1张的话,它的点数必为1~13中的一个,于是有2张点数相同。

3.11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。

4.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。

5.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50÷9

=5……5

由抽屉原理2k=[m/n

]+1可得,至少有6人,他们所拿的球类是完全一致的。

6.某校有55个同学参加数学竞赛,已知将参赛人任意分成四组,则必有一组的女生多于2人,又知参赛者中任何10人中必有男生,则参赛男生的人生为__________人。

解:因为任意分成四组,必有一组的女生多于2人,所以女生至少有4×2+1=9(人);因为任意10人中必有男生,所以女生人数至多有9人。所以女生有9人,男生有55-9=46(人)

7、证明:从1,3,5,……,99中任选26个数,其中必有两个数的和是100。

解析:将这50个奇数按照和为100,放进25个抽屉:(1,99),(3,97),(5,95),……,(49,51)。根据抽屉原理,从中选出26个数,则必定有两个数来自同一个抽屉,那么这两个数的和即为100。

8.某旅游车上有47名乘客,每位乘客都只带有一种水果。如果乘客中有人带梨,并且其中任何两位乘客中至少有一个人带苹果,那么乘客中有______人带苹果。

解析:由题意,不带苹果的乘客不多于一名,但又确实有不带苹果的乘客,所以不带苹果的乘客恰有一名,所以带苹果的就有46人。

9.一些苹果和梨混放在一个筐里,小明把这筐水果分成了若干堆,后来发现无论怎么分,总能从这若干堆里找到两堆,把这两堆水果合并在一起后,苹果和梨的个数是偶数,那么小明至少把这些水果分成了_______堆。

解析:要求把其中两堆合并在一起后,苹果和梨的个数一定是偶数,那么这两堆水果中,苹果和梨的奇偶性必须相同。对于每一堆苹果和梨,奇偶可能性有4种:(奇,奇),(奇,偶),(偶,奇),(偶,偶),所以根据抽屉原理可知最少分了4+1=5筐。

10.有黑色、白色、蓝色手套各5只(不分左右手),至少要拿出_____只(拿的时候不许看颜色),才能使拿出的手套中一定有两双是同颜色的。

解析:考虑最坏情况,假设拿了3只黑色、1只白色和1只蓝色,则只有一双同颜色的,但是再多拿一只,不论什么颜色,则一定会有两双同颜色的,所以至少要那6只。

11.从前25个自然数中任意取出7个数,证明:取出的数中一定有两个数,这两个数中大数不超过小数的1.5倍.证明:把前25个自然数分成下面6组:

1;

2,3;

4,5,6;

7,8,9,10;

11,12,13,14,15,16;

17,18,19,20,21,22,23,⑥

因为从前25个自然数中任意取出7个数,所以至少有两个数取自上面第②组到第⑥组中的某同一组,这两个数中大数就不超过小数的1.5倍.12.一副扑克牌有四种花色,每种花色各有13张,现在从中任意抽牌。问最少抽几张牌,才能保证有4张牌是同一种花色的?

解析:根据抽屉原理,当每次取出4张牌时,则至少可以保障每种花色一样一张,按此类推,当取出12张牌时,则至少可以保障每种花色一样三张,所以当抽取第13张牌时,无论是什么花色,都可以至少保障有4张牌是同一种花色,选B。

13.从1、2、3、4……、12这12个自然数中,至少任选几个,就可以保证其中一定包括两个数,他们的差是7?

【解析】在这12个自然数中,差是7的自然树有以下5对:{12,5}{11,4}{10,3}{9,2}{8,1}。另外,还有2个不能配对的数是{6}{7}。可构造抽屉原理,共构造了7个抽屉。只要有两个数是取自同一个抽屉,那么它们的差就等于7。这7个抽屉可以表示为{12,5}{11,4}{10,3}{9,2}{8,1}{6}{7},显然从7个抽屉中取8个数,则一定可以使有两个数字来源于同一个抽屉,也即作差为7,所以选择D。

15.某幼儿班有40名小朋友,现有各种玩具122件,把这些玩具全部分给小朋友,是否会有小朋友得到4件或4件以上的玩具?

分析与解:将40名小朋友看成40个抽屉。今有玩具122件,122=3×40+2。应用抽屉原理2,取n=40,m=3,立即知道:至少有一个抽屉中放有4件或4件以上的玩具。也就是说,至少会有一个小朋友得到4件或4件以上的玩具。

16.一个布袋中有40块相同的木块,其中编上号码1,2,3,4的各有10块。问:一次至少要取出多少木块,才能保证其中至少有3块号码相同的木块?

分析与解:将1,2,3,4四种号码看成4个抽屉。要保证有一个抽屉中至少有3件物品,根据抽屉原理2,至少要有4×2+1=9(件)物品。所以一次至少要取出9块木块,才能保证其中有3块号码相同的木块。

17.六年级有100名学生,他们都订阅甲、乙、丙三种杂志中的一种、二种或三种。问:至少有多少名学生订阅的杂志种类相同?

分析与解:首先应当弄清订阅杂志的种类共有多少种不同的情况。

订一种杂志有:订甲、订乙、订丙3种情况;

订二种杂志有:订甲乙、订乙丙、订丙甲3种情况;

订三种杂志有:订甲乙丙1种情况。

总共有3+3+1=7(种)订阅方法。我们将这7种订法看成是7个“抽屉”,把100名学生看作100件物品。因为100=14×7+2。根据抽屉原理2,至少有14+1=15(人)所订阅的报刊种类是相同的。

18.篮子里有苹果、梨、桃和桔子,现有81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拿的水果是相同的?

分析与解:首先应弄清不同的水果搭配有多少种。两个水果是相同的有4种,两个水果不同有6种:苹果和梨、苹果和桃、苹果和桔子、梨和桃、梨和桔子、桃和桔子。所以不同的水果搭配共有4+6=10(种)。将这10种搭配作为10个“抽屉”。

81÷10=8……1(个)。

根据抽屉原理2,至少有8+1=9(个)小朋友拿的水果相同。

19.学校开办了语文、数学、美术三个课外学习班,每个学生最多可以参加两个(可以不参加)。问:至少有多少名学生,才能保证有不少于5名同学参加学习班的情况完全相同?

分析与解:首先要弄清参加学习班有多少种不同情况。不参加学习班有1种情况,只参加一个学习班有3种情况,参加两个学习班有语文和数学、语文和美术、数学和美术3种情况。共有1+3+3=7(种)情况。将这7种情况作为7个“抽屉”,根据抽屉原理2,要保证不少于5名同学参加学习班的情况相同,要有学生 7×(5-1)+1=29(名)。

20.在1,4,7,10,…,100中任选20个数,其中至少有不同的两对数,其和等于104。

分析:解这道题,可以考虑先将4与100,7与97,49与55……,这些和等于104的两个数组成一组,构成16个抽屉,剩下1和52再构成2个抽屉,这样,即使20个数中取到了1和52,剩下的18个数还必须至少有两个数取自前面16个抽屉中的两个抽屉,从而有不同的两组数,其和等于104;如果取不到1和52,或1和52不全取到,那么和等于104的数组将多于两组。

解:1,4,7,10,……,100中共有34个数,将其分成{4,100},{7,97},……,{49,55},{1},{52}共18个抽屉,从这18个抽屉中任取20个数,若取到1和52,则剩下的18个数取自前16个抽屉,至少有4个数取自某两个抽屉中,结论成立;若不全取1和52,则有多于18个数取自前16个抽屉,结论亦成立。

21.任意5个自然数中,必可找出3个数,使这三个数的和能被3整除。

分析:解这个问题,注意到一个数被3除的余数只有0,1,2三个,可以用余数来构造抽屉。

解:以一个数被3除的余数0、1、2构造抽屉,共有3个抽屉。任意五个数放入这三个抽屉中,若每个抽屉内均有数,则各抽屉取一个数,这三个数的和是3的倍数,结论成立;若至少有一个抽屉内没有数,那么5个数中必有三个数在同一抽屉内,这三个数的和是3的倍数,结论亦成立。

22.在边长为1的正方形内,任意放入9个点,证明在以这些点为顶点的三角形中,必有一个三角形的面积不超过1/8.解:分别连结正方形两组对边的中点,将正方形分为四个全等的小正方形,则各个小正方形的面积均为1/4

。把这四个小正方形看作4个抽屉,将9个点随意放入4个抽屉中,据抽屉原理,至少有一个小正方形中有3个点。显然,以这三个点为顶点的三角形的面积不超过1/8。

反思:将边长为1的正方形分成4个面积均为1/4的小正方形,从而构造出4个抽屉,是解决本题的关键。我们知道。将正方形分成面积均为1/4的图形的方法不只一种,如可连结两条对角线将正方形分成4个全等的直角三角形,这4个图形的面积也都是1/4,但这样构造抽屉不能证到结论。可见,如何构造抽屉是利用抽屉原理解决问题的关键。

23.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.24.

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

.25.

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

.26.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=5.5……5

由抽屉原理2k=〔

〕+1可得,至少有6人,他们所拿的球类是完全一致的。

【欢迎你来解】

1.某班37名同学,至少有几个同学在同一个月过生日?

2.42只鸽子飞进5个笼子里,可以保证至少有一个笼子中可以有几只鸽子?

3.口袋中有红、黑、白、黄球各10个,它们的外型与重量都一样,至少要摸出几个球,才能保证有4个颜色相同的球?

4.饲养员给10只猴子分苹果,其中至少要有一只猴子得到7个苹果,饲养员至少要拿来多少个苹果?

篇3:抽屉原理的应用

定理:如果将n+1个物体放进n个抽屉, 那么至少有一个抽屉中包含两个或更多的物体.

证明:如果这n个盒子中的每一个至多包含有一个物体, 那么物体的总数最多是n, 既然我们有n+1个物体, 于是某个盒子中就必然包含至少两个物体.

2.抽屉原理应用举例

例1:给定m个整数a1, a2, …, am, 存在0≤k

解:为了深入这个问题, 考虑m个和

a1, a1+a2, a1+a2+a3, …, a1+a2+a3+…+am

如果这些和当中的任意一个可被m整除, 那么结论就成立.因此, 我们可以设这些和中的每一个除以m都有一个非零余数, 余数等于1, 2, …, m-1.由于存在m个和而只有m-1个余数, 则必然有两个和数除以m有相同的余数.因此, 存在整数k和l, k

a1+a2+…+ak=bm+r, a1+a2+…+al=cm+r

二式相减, 我们发现ak+1+…+al= (c-b) m, 从而ak+1+…+al能够被m整除.

为了解释上面的论断, 令m=7, 并令整数为2, 4, 6, 3, 5, 5, 6.计算上面的和得到2, 6, 12, 15, 20, 25, 31, 其中当被7除时余数分别为2, 6, 5, 1, 6, 4, 3.有两个等于6的余数, 这意味着结论:6+3+5=14可被7整除.

例2:一位国际象棋大师有11周的时间备战一场锦标赛, 他决定每天至少下一盘棋, 但为了不使自己过于疲劳他还决定在每周不能下棋超过12盘.证明:存在连续若干天, 期间这位大师恰好下了21盘棋.

解:令a1是在第一天所下的盘数, a2是在第一天和第二天所下的总盘数, 而a3是在第一天、第二天和第三天所下的总盘数, 等等.由于每天至少要下一盘棋, 故数值序列a1, a2, …, a77是一个严格递增序列.此外, a1≥1, 而且由于每周下棋最多是12盘, a77≤12×11=132.

因此, 我们有

1≤a1

序列a1+21, a2+21, …, a77+21也是一个严格递增序列:

22≤a1+21

于是, 这154个数

a1, a2, …, a77, a1+21, a2+21, …, a77+21

中的每一个都是1到153之间的一个整数.由此可知, 它们中间有两个是相等的.既然a1, a2, …, a77中没有相等的数, 并且a1+21, a2+21, …, a77+21中也没有相等的数, 因此必然存在一个i和一个j使得ai=aj+21.从而, 这位国际象棋大师在第j+1, j+2, …, j+i天总共下了21盘棋.

例3:从整数1, 2, …, 200中, 我们选择101个整数.证明:在所选的这些整数之间存在两个这样的整数, 其中的一个可被另一个整除.

通过分解出尽可能多的2因子, 我们看到, 任一整数都可以写成2^k×a的形式, 其中k≥0并且a是奇数.对于1到200之间的一个整数, a是100个数1, 3, 5, …, 199中的一个.因此, 在所选的101个整数中存在两个整数, 当写成上述形式时这两个数具有相同的a值.令这两个数是2^r×a和2^s×a.如果rs, 那么第一个数就能被第二个数整除.

注意, 例3在这种意义下是最好的可能:从1, 2, …, 200中可以选择这样的100个数, 其中没有一个能被另一个整除, 比如, 101, 102, …, 199, 200就是这样的整数.

我们以另外的, 来自数论中的应用来结束本段.首先我们回忆, 如果两个正整数m和n的最大公约数为1, 我们就称它们为互数.

于是, 12和35互数, 而12和15则否, 因为3是12和15的公因子.

3.问题的总结

通过上述三个例题, 我们看到, 利用抽屉原理能够解决看起来很复杂的问题, 而得出解决问题的关键是为后面巧妙地构造抽屉.

参考文献

[1]Richard.Brualdi著.罗平等译.组合数学.北京:机械工业出版社, 2005.2.

篇4:话说抽屉原理

齐景公养着三名勇士,他们名叫田开疆、公孙接和古冶子。

这三名勇士都力大无比,武功超群,为齐景公立下过不少功劳。但他们也刚愎自用,目中无人,得罪了齐国的宰相晏婴。晏子便劝齐景公杀掉他们,并献上一计:以齐景公的名义赏赐三名勇士两个桃子,让他们自己评功,按功劳的大小吃桃。

三名勇士都认为自己的功劳很大,应该单独吃一个桃子。于是公孙接讲了自己的打虎功,拿了一只桃;田开疆讲了自己的杀敌功,拿起了另一桃。两人正准备要吃桃子,古冶子说出了自己更大的功劳。公孙接、田开疆都觉得自己的功劳确实不如古冶子大,感到羞愧难当,赶忙让出桃子。并且觉得自己功劳不如人家,却抢着要吃桃子,实在丢人,是好汉就没有脸再活下去,于是都拔剑自刎了。古冶子见了,后悔不迭。仰天长叹道:如果放弃桃子而隐瞒功劳,则有失勇士尊严;为了维护自己而羞辱同伴,又有损哥们义气。如今两个伙伴都为此而死了,我独自活着,算什么勇士!说罢,也拔剑自杀了。

晏子采用借“桃”杀人的办法,不费吹灰之力,便达到了他预定的目的,可说是善于运用权谋。汉朝的一位无名氏在一首诗中曾不无讽刺的写道:“……一朝被谗言,二桃杀三士。谁能为此谋,相国务晏子!”

值得指出的是,在晏子的权谋之中,包含了一个重要的数学原理——抽屉原理。

什么叫抽屉原理?简单地说就是:把多于m个物品放到m个抽屉里,至少有一个抽屉里的物品不止一个。更一般地说,把m×n+1个物品放到m个抽屉里,总有一个抽屉里的物品至少有n+1个。例如,把7(3×2+1)本书放到三个抽屉里,不管你怎么放,总有一个抽屉里至少有3(2+1)本书。在“二桃杀三士”的故事中,把两个桃子看作两个抽屉,把三名勇士放进去,至少有两名勇士在同一个抽屉里,即有两人必须合吃一个桃子。如果勇士们宁死也不肯忍受同吃一个桃子的羞耻,那么悲剧的结局就无法避免。

抽屉原理虽然简单,但在数学中却有广泛而深刻的运用。十九世纪德国数学家狄里克雷(Dirichlet,1805—1859)首先利用抽屉原理来建立有理数的理论,以后逐渐地应用到引数论、集合论、组合论等数学分支中,所以现在抽屉原理又称为狄里克雷原理。

1947年,匈牙利数学家把这一原理引进到中学生数学竞赛中,当年匈牙利全国数学竞赛有一道这样的试题:“证明:任何六个人中,一定可以找到三个互相认识的人,或者三个互不认识的人。”

这个问题乍看起来,似乎令人匪夷所思。但如果你懂得抽屉原理,要证明这个问题是十分简单的:

我们用A、B、C、D、E、F代表六个人,从中随便找一个,例如A吧,把其余五个人放到“与A认识”和“与A不认识”两个“抽屉”里去,根据抽屉原理,至少有一个抽屉里有三个人。不妨假定在“与A认识”的抽屉里有三个人,他们是B、C、D。如果B、C、D三人互不认识,那么我们就找到了三个互不认识的人;如果B、C、D三人中有两个互相认识,例如B与C认识,那么,A、B、C就是三个互相认识的人。不管哪种情况,本题的结论都是成立的。

由于这个试题的形式新颖,解法巧妙,很快就在全世界广泛流传,使不少人知道了这一原理。其实,抽屉原理不仅在数学中有用,在现实生活中也到处在起作用,如招生录取、就业安排、资源分配、职称评定等等,都不难看到抽屉原理的作用。

在我国古代文献中,有不少成功地运用抽屉原理来分析问题的例子。例如宋代费衮的《梁谿漫志》中,就曾运用抽屉原理来批驳“算命”一类迷信活动的谬论。他写道:“近世士大夫多喜谭命,往往自能推步。予尝见人言日者阅人命,盖未始见年、月、日、时同者;纵有一二,必倡言于人以为异。尝略计之,若生时无同者,则一时生一人,一日生十二人,以岁记之,则有四千三百二十人;以一甲子计之,止(只)有二十五万九千二百人而已。今只从一大郡计,其户口之数尚不减数十万,况举天下之大,自五公大人以至小民何啻亿兆?虽明于数者有不能历算,则生时同者必不为少矣。其间五公大人始生之时则必有庶民同时而生者,又何贵贱贫富之不同也?”

费衮指出:把一个人出生的年、月、日、时(八字)作算命的根据,把“八字”作为“抽屉”,不同的抽屉只有12×360×60=259200个。以天下之人为“物品”,其数“何啻亿兆”,进入同一抽屉的人必然千千万万,因而结论是“生时同者必不为少矣”。既然“八字”相同,“又何贵贱贫富之不同也?”

清代钱大昕的《潜研堂文集》、阮葵生的《茶余客话》、陈其元的《庸闲斋笔记》中都有类似的文字。然而,令人不无遗憾的是:我国学者虽然很早就会用抽屉原理来分析具体问题,但是在古代文献中并未发现关于抽屉原理的概括性文字,没有人将它抽象为一条普遍的原理。最后还不得不将这一原理冠以数百年后西方学者狄里克雷的名字。

篇5:六年级数学下册抽屉原理的练习题

数学广角――《抽屉原理》练习

一、 填空。(20分)

(1)5 、2 、9 可以摆出( )个不同的三位数。

(2)六(1)班有 25 人参加了语文和数学兴趣小组。参加语文兴趣小 组的有 15 人,参加数学兴趣小组的有 18 人,语数兴趣小组都参加 的有( )人。

(3)48 名学生做游戏,大家围成一个三角形,每边人数相等,三个 顶点都有人,每边各有( )名学生。 (4)时钟 6 时敲响 6 下,10 秒钟敲完。10 时敲响 10 下,需要 ) 秒。 (5)9个零件中有 1 件是次品(次品轻一些) 用天平称,至少( )次就一定能找出次品来。

(6)笼子里有若干只鸡和兔。从上面数 10 个头,从下面数 34 只脚, 鸡有( )只,兔有( )只。 (7) 有黄、红两种颜色的球各 4 个,放到同一个盒子里,至少取 ( ) 个球可以保证取到 2 个颜色相同的球。

(8)把 5 颗梨放在 4 个盘子里,总有( )个盘子至少要放 2 颗梨。 (9)一串彩灯按照“红、黄、蓝、绿”的规律排列着,第 8 个彩灯是( )颜色,第 25 个彩灯是( )色。

(10)两个点可以连成( )条线段,三个点可以连成( )条线 段。

二、 解决问题。(50分)

1、在的班中,至少多少人中,一定有2个人的生日在同一个月?

2、你所在的班中,至少有多少人的生日在同一个月?

3、32只鸽子飞回7个鸽舍,至少有几只鸽子要飞进同个鸽舍?

4、在街上任意找来50个人,可以确定,这50人中至少有多少个人的属相相同?

5、冀英学校五、六年级共有学生370人,在这些学生中,至少两个人在同一天过生日,为什么?

6、 叔叔参加飞镖比赛,投了5镖,成绩是42环。张叔叔至少有一镖不低于9环。为什么?

7、幼儿园买来不少猴、狗、马塑料玩具,每个小朋友任意选择两件,那么至少几个小朋友中才能保证有两人选的玩具相同。

8、 一个布袋里有红色、黄色、蓝色袜子各10只,问最少要拿多少只才能保证其中至少有2双颜色不相同的袜子。

9、 红、黄、蓝三种颜色的球各6个,混合后放在一个布袋里,一次至少摸出几只,才能保证有两只是同色的?

10、抽屉理有4支红铅笔和3支蓝铅笔,如果闭着眼睛摸,一次必须拿几支,才能保证至少有1支蓝铅笔?

三、加分题:(30分)

1、要拿出25个苹果,最多从几个抽屉中拿,才能保证从其中一个抽屉里至少拿了7个苹果

2、 5个小朋友,每人都从装有许多黑白围棋子的布袋中任意摸出3枚棋子.请你证明,这5个人中至少有两个小朋友摸出的棋子的.颜色的配组是一样的。

3、五年级有49名学生参加一次数学竞赛,成绩都是整数,满分是100分。已知3名学生的成绩在60分以下,其余学生的成绩均在75~95分之间,问至少有 名学生的成绩相同。

4、 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。

5、 学校组织了象棋、绘画和舞蹈兴趣小组,小 A、小 B 和小 C 分别参加了其中一项。小 A 不喜欢象棋,小 B 不是舞蹈小组 的,小 C 喜欢绘画。 画一个表来帮忙,把信息记录下来,再进行推理。小 A 参加( )组,小 B 参加( )组,小 C 参加 ( )组。

6、甲、乙、丙三人中只有1人会开汽车,甲说:“我会开”。乙说:“我不会开。”丙说:“甲不会开。”三人的话只有一句是真话,会开车的是谁?为什么?

篇6:23(高中竞赛讲座)抽屉原理

23抽屉原理

在数学问题中有一类与“存在性”有关的问题,例如:“13个人中至少有两个人出生在相同月份”;“某校400名学生中,一定存在两名学生,他们在同一天过生日”;“2003个人任意分成200个小组,一定存在一组,其成员数不少于11”;“把[0,1]内的全部有理数放到100个集合中,一定存在一个集合,它里面有无限多个有理数”。这类存在性问题中,“存在”的含义是“至少有一个”。在解决这类问题时,只要求指明存在,一般并不需要指出哪一个,也不需要确定通过什么方式把这个存在的东西找出来。这类问题相对来说涉及到的运算较少,依据的理论也不复杂,我们把这些理论称之为“抽屉原理”。

“抽屉原理”最先是由19世纪的德国数学家迪里赫莱(Dirichlet)运用于解决数学问题的,所以又称“迪里赫莱原理”,也有称“鸽巢原理”的。这个原理可以简单地叙述为“把10个苹果,任意分放在9个抽屉里,则至少有一个抽屉里含有两个或两个以上的苹果”。这个道理是非常明显的,但应用它却可以解决许多有趣的问题,并且常常得到一些令人惊异的结果。抽屉原理是国际国内各级各类数学竞赛中的重要内容,本讲就来学习它的有关知识及其应用。

(一)抽屉原理的基本形式

定理

1、如果把n+1个元素分成n个集合,那么不管怎么分,都存在一个集合,其中至少有两个元素。

证明:(用反证法)若不存在至少有两个元素的集合,则每个集合至多1个元素,从而n个集合至多有n个元素,此与共有n+1个元素矛盾,故命题成立。

在定理1的叙述中,可以把“元素”改为“物件”,把“集合”改成“抽屉”,抽屉原理正是由此得名。

同样,可以把“元素”改成“鸽子”,把“分成n个集合”改成“飞进n个鸽笼中”。“鸽笼原理”由此得名。

例题讲解

1. 已知在边长为1的等边三角形内(包括边界)有任意五个点(图1)。证明:至少有两个点之间的距离不大于

2.从1-100的自然数中,任意取出51个数,证明其中一定有两个数,它们中的一个是另一个的整数倍。

3.从前25个自然数中任意取出7个数,证明:取出的数中一定有两个数,这两个数中大数不超过小数的1.5倍。

4.已给一个由10个互不相等的两位十进制正整数组成的集合。求证:这个集合必有两个无公共元素的子集合,各子集合中各数之和相等。

5.在坐标平面上任取五个整点(该点的横纵坐标都取整数),证明:其中一定存在两个整点,它们的连线中点仍是整点。

6.在任意给出的100个整数中,都可以找出若干个数来(可以是一个数),它们的和可被100整除。

7. 17名科学家中每两名科学家都和其他科学家通信,在他们通信时,只讨论三个题目,而且任意两名科学家通信时只讨论一个题目,证明:其中至少有三名科学家,他们相互通信时讨论的是同一个题目。

课后练习

1.幼儿园买来了不少白兔、熊猫、长颈鹿塑料玩具,每个小朋友任意选择两件,那么不管怎样挑选,在任意七个小朋友中总有两个彼此选的玩具都相同,试说明道理.

2.正方体各面上涂上红色或蓝色的油漆(每面只涂一种色),证明正方体一定有三个面颜色相同.3.把1到10的自然数摆成一个圆圈,证明一定存在在个相邻的数,它们的和数大于17.4.有红袜2双,白袜3双,黑袜4双,黄袜5双,蓝袜6双(每双袜子包装在一起)若取出9双,证明其中必有黑袜或黄袜2双.5.在边长为1的正方形内,任意给定13个点,试证:其中必有4个点,以此4点为顶点的四边开面积不超过(假定四点在一直线上构成面积为零的四边形).6.在一条笔直的马路旁种树,从起点起,每隔一米种一棵树,如果把三块“爱护树木”的小牌分别挂在三棵树上,那么不管怎样挂,至少有两棵挂牌的树之间的距离是偶数(以米为单位),这是为什么?

课后练习答案

1.解 从三种玩具中挑选两件,搭配方式只能是下面六种:

(兔、兔),(兔、熊猫),(兔、长颈鹿),(熊猫、熊猫),(熊猫、长颈鹿),(长颈鹿、长颈鹿)

把每种搭配方式看作一个抽屉,把7个小朋友看作物体,那么根据原则1,至少有两个物体要放进同一个抽屉里,也就是说,至少两人挑选玩具采用同一搭配方式,选的玩具相同.原则2 如果把mn+k(k≥1)个物体放进n个抽屉,则至少有一个抽屉至多放进m+1个物体.证明同原则相仿.若每个抽屉至多放进m个物体,那么n个抽屉至多放进mn个物体,与题设不符,故不可能.原则1可看作原则2的物例(m=1)

2.证明把两种颜色当作两个抽屉,把正方体六个面当作物体,那么6=2×2+2,根据原则二,至少有三个面涂上相同的颜色.3.证明 如图12-1,设a1,a2,a3,„,a9,a10分别代表不超过10的十个自然数,它们围成一个圈,三个相邻的数的组成是(a1,a2,a3),(a2,a3,a4),(a3,a4,a5),„,(a9,a10,a1),(a10,a1,a2)共十组.现把它们看作十个抽屉,每个抽屉的物体数是a1+a2+a3,a2+a3+a4,a3+a4+a5,„a9+a10+a1,a10+a1+a2,由于

(a1+a2+a3)+(a2+a3+a4)+„+(a9+a10+a1)+(a10+a1+a2)=3(a1+a2+„+a9+a10)=3×(1+2+„+9+10)

根据原则2,至少有一个括号内的三数和不少于17,即至少有三个相邻的数的和不小于17.原则

1、原则2可归结到期更一般形式:

原则3把m1+m2+„+mn+k(k≥1)个物体放入n个抽屉里,那么或在第一个抽屉里至少放入m1+1个物体,或在第二个抽屉里至少放入m2+1个物体,„„,或在第n个抽屉里至少放入mn+1个物体.证明假定第一个抽屉放入物体的数不超过m1个,第二个抽屉放入物体的数不超过m2个,„„,第n个抽屉放入物体的个数不超过mn,那么放入所有抽屉的物体总数不超过m1+m2+„+mn个,与题设矛盾.4.证明 除可能取出红袜、白袜3双外.还至少从其它三种颜色的袜子里取出4双,根据原理3,必在黑袜或黄袜、蓝袜里取2双.上面数例论证的似乎都是“存在”、“总有”、“至少有”的问题,不错,这正是抽屉原则的主要作用.需要说明的是,运用抽屉原则只是肯定了“存在”、“总有”、“至少有”,却不能确切地指出哪个抽屉里存在多少.制造抽屉是运用原则的一大关键

首先要指出的是,对于同一问题,常可依据情况,从不同角度设计抽屉,从而导致不同的制造抽屉的方式.5.证明如图12-2把正方形分成四个相同的小正方形.因13=3×4+1,根据原则2,总有4点落在同一个小正方形内(或边界上),以此4点为顶点的四边形的面积不超过小正方形的面积,也就不超过整个正方形面积的.事实上,由于解决问题的核心在于将正方形分割成四个面积相等的部分,所以还可以把正方形按图12-3(此处无图)所示的形式分割.合理地制造抽屉必须建立在充分考虑问题自身特点的基础上.6.解如图12-4(设挂牌的三棵树依次为A、B、C.AB=a,BC=b,若a、b中有一为偶数,命题得证.否则a、b均为奇数,则AC=a+b为偶数,命题得证.下面我们换一个角度考虑:给每棵树上编上号,于是两棵树之间的距离就是号码差,由于树的号码只能为奇数和偶数两类,那么挂牌的三棵树号码至少有两个同为奇数或偶数,它们的差必为偶数,问题得证.后一证明十分巧妙,通过编号码,将两树间距离转化为号码差.这种转化的思想方法是一种非常重要的数学方法

例题答案:

1.分析:5个点的分布是任意的。如果要证明“在边长为1的等边三角形内(包括边界)有5个点,那么这5个点中一定有距离不大于的两点”,则顺次连接三角形三边中点,即三角形的三条中位线,可以分原等边三角形为4个全等的边长为的小等边三角形,则5个点中必有2点位于同一个小等边三角形中(包括边界),其距离便不大于。

以上结论要由定理“三角形内(包括边界)任意两点间的距离不大于其最大边长”来保证,下面我们就来证明这个定理。

如图2,设BC是△ABC的最大边,P,M是△ABC内(包括边界)任意两点,连接PM,过P分别作AB、BC边的平行线,过M作AC边的平行线,设各平行线交点为P、Q、N,那么

∠PQN=∠C,∠QNP=∠A

因为BC≥AB,所以∠A≥∠C,则∠QNP≥∠PQN,而∠QMP≥∠QNP≥∠PQN(三角形的外角大于不相邻的内角),所以 PQ≥PM。显然BC≥PQ,故BC≥PM。

由此我们可以推知,边长为的等边三角形内(包括边界)两点间的距离不大于。

说明:

(1)这里是用等分三角形的方法来构造“抽屉”。类似地,还可以利用等分线段、等分正方形的方法来构造“抽屉”。例如“任取n+1个正数ai,满足0<ai≤1(i=1,2,„,n+1),试证明:这n+1个数中必存在两个数,其差的绝对值小于”。又如:“在边长为1的正方形内任意放置五个点,求证:其中必有两点,这两点之间的距离不大于。

(2)例1中,如果把条件(包括边界)去掉,则结论可以修改为:至少有两个点之间的距离小于“,请读者试证之,并比较证明的差别。

(3)用同样的方法可证明以下结论:

2i)在边长为1的等边三角形中有n+1个点,这n+1个点中一定有距离不大于的两点。

ii)在边长为1的等边三角形内有n2+1个点,这n2+1个点中一定有距离小于的两点。

(4)将(3)中两个命题中的等边三角形换成正方形,相应的结论中的换成,命 题仍然成立。

(5)读者还可以考虑相反的问题:一般地,“至少需要多少个点,才能够使得边长 为1的正三角形内(包括边界)有两点其距离不超过”。

2.分析:本题似乎茫无头绪,从何入手?其关键何在?其实就在“两个数”,其中一个是另一个的整数倍。我们要构造“抽屉”,使得每个抽屉里任取两个数,都有一个是另一个的整数倍,这只有把公比是正整数的整个等比数列都放进去同一个抽屉才行,这里用得到一个自然数分类的基本知识:任何一个正整数都可以表示成一个奇数与2的方幂的积,即若m∈N+,K∈N+,n∈N,则m=(2k-1)·2n,并且这种表示方式是唯一的,如1=1×2°,2=1×21,3=3×2°,„„

证明:因为任何一个正整数都能表示成一个奇数乘2的方幂,并且这种表示方法是唯一的,所以我们可把1-100的正整数分成如下50个抽屉(因为1-100中共有50个奇数):

(1){1,1×2,1×2,1×2,1×2,1×2,1×2};

(2){3,3×2,3×22,3×23,3×24,3×25};

(3){5,5×2,5×22,5×23,5×24};

(4){7,7×2,7×22,7×23};

(5){9,9×2,9×22,9×23};

(6){11,11×2,11×2,11×2};

„„

(25){49,49×2};

(26){51};

„„

(50){99}。

这样,1-100的正整数就无重复,无遗漏地放进这50个抽屉内了。从这100个数中任取51个数,也即从这50个抽屉内任取51个数,根据抽屉原则,其中必定至少有两个数属于同一个抽屉,即属于(1)-(25)号中的某一个抽屉,显然,在这25个抽屉中的任何同一个抽屉内的两个数中,一个是另一个的整数倍。

说明:

(1)从上面的证明中可以看出,本题能够推广到一般情形:从1-2n的自然数中,任意取出n+1个数,则其中必有两个数,它们中的一个是另一个的整数倍。想一想,为什么?因为1-2n中共含1,3,„,2n-1这n个奇数,因此可以制造n个抽屉,而n+1>n,由抽屉原则,结论就是必然的了。给n以具体值,就可以构造出不同的题目。例2中的n取值是50,还可以编制相反的题目,如:“从前30个自然数中最少要(不看这些数而以任意方式地)取出几个数,才能保证取出的数中能找到两个数,其中较大的数是较小的数的倍数?”

(2)如下两个问题的结论都是否定的(n均为正整数)想一想,为什么?

①从2,3,4,„,2n+1中任取n+1个数,是否必有两个数,它们中的一个是另一个的整数倍?

②从1,2,3,„,2n+1中任取n+1个数,是否必有两个数,它们中的一个是另一个的整数倍?

你能举出反例,证明上述两个问题的结论都是否定的吗?

(3)如果将(2)中两个问题中任取的n+1个数增加1个,都改成任取n+2个数,则它们的结论是肯定的还是否定的?你能判断证明吗? 3.证明:把前25个自然数分成下面6组:

1;

2,3;

4,5,6;

7,8,9,10;

11,12,13,14,15,16;

17,18,19,20,21,22,23,⑥

因为从前25个自然数中任意取出7个数,所以至少有两个数取自上面第②组到第⑥组中的某同一组,这两个数中大数就不超过小数的1.5倍。

说明: 2

56(1)本题可以改变叙述如下:在前25个自然数中任意取出7个数,求证其中存在两个数,它们相互的比值在内。

显然,必须找出一种能把前25个自然数分成6(7-1=6)个集合的方法,不过分类时有一个限制条件:同一集合中任两个数的比值在内,故同一集合中元素的数值差不得过大。这样,我们可以用如上一种特殊的分类法:递推分类法:

从1开始,显然1只能单独作为1个集合{1};否则不满足限制条件。

能与2同属于一个集合的数只有3,于是{2,3}为一集合。

如此依次递推下去,使若干个连续的自然数属于同一集合,其中最大的数不超过最小的数的倍,就可以得到满足条件的六个集合。

(2)如果我们按照(1)中的递推方法依次造“抽屉”,则第7个抽屉为

{26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39};

第8个抽屉为:{40,41,42,„,60};

第9个抽屉为:{61,62,63,„,90,91};

„„

那么我们可以将例3改造为如下一系列题目:

(1)从前16个自然数中任取6个自然数;

(2)从前39个自然数中任取8个自然数;

(3)从前60个自然数中任取9个自然数;

(4)从前91个自然数中任取10个自然数;„

都可以得到同一个结论:其中存在2个数,它们相互的比值在]内。

上述第(4)个命题,就是前苏联基辅第49届数学竞赛试题。如果我们改变区间[](p>q)端点的值,则又可以构造出一系列的新题目来。

4.分析与解答:一个有着10个元素的集合,它共有多少个可能的子集呢?由于在组成一个子集的时候,每一个元素都有被取过来或者不被取过来两种可能,因此,10个元素的集合就有210=1024个不同的构造子集的方法,也就是,它一共有1024个不同的子集,包括空集和全集在内。空集与全集显然不是考虑的对象,所以剩下1024-2=1022个非空真子集。

再来看各个真子集中一切数字之和。用N来记这个和数,很明显:

10≤N≤91+92+93+94+95+96+97+98+99=855

这表明N至多只有855-9=846种不同的情况。由于非空真子集的个数是1022,1022>846,所以一定存在两个子集A与B,使得A中各数之和=B中各数之和。

若A∩B=φ,则命题得证,若A∩B=C≠φ,即A与B有公共元素,这时只要剔除A与B中的一切公有元素,得出两个不相交的子集A1与B1,很显然

A1中各元素之和=B1中各元素之和,因此A1与B1就是符合题目要求的子集。

说明:本例能否推广为如下命题:

已给一个由m个互不相等的n位十进制正整数组成的集合。求证:这个集合必有两个无公共元素的子集合,各子集合中各数之和相等。

请读者自己来研究这个问题。

5.分析与解答:由中点坐标公式知,坐标平面两点(x1,y1)、(x2,y2)的中点坐标是。欲使都是整数,必须而且只须x1与x2,y1与y2的奇偶性相同。坐标平面上的任意整点按照横纵两个坐标的奇偶性考虑有且只有如下四种:(奇数、奇数),(偶数,偶数),(奇数,偶数),(偶数,奇数)以此构造四个“抽屉”,则在坐标平面上任取五个整点,那么至少有两个整点,属于同一个“抽屉”因此它们连线的中点就必是整点。

说明:我们可以把整点的概念推广:如果(x1,x2,„xn)是n维(元)有序数组,且x1,x2,„xn中的每一个数都是整数,则称(x1,x2,„xn)是一个n维整点(整点又称格点)。如果对所有的n维整点按每一个xi的奇偶性来分类,由于每一个位置上有奇、偶两种可能性,因此共可分为2×2ׄ×2=2n个类。这是对n维整点的一种分类方法。当n=3时,23=8,此时可以构造命题:“任意给定空间中九个整点,求证它们之中必有两点存在,使连接这两点的直线段的内部含有整点”。这就是1971年的美国普特南数学竞赛题。在n=2的情形,也可以构造如下的命题:“平面上任意给定5个整点”,对“它们连线段中点为整点”的4个命题中,为真命题的是:

(A)最少可为0个,最多只能是5个(B)最少可为0个,最多可取10个

(C)最少为1个,最多为5个(D)最少为1个,最多为10个

(正确答案(D))

6.分析:本题也似乎是茫无头绪,无从下手,其关键何在?仔细审题,它们的“和”能“被100整除”应是做文章的地方。如果把这100个数排成一个数列,用Sm记其前m项的和,则其可构造S1,S2,„S100共100个”和"数。讨论这些“和数”被100除所得的余数。注意到S1,S2,„S100共有100个数,一个数被100除所得的余数有0,1,2,„99共100种可能性。“苹果”数与“抽屉”数一样多,如何排除“故障”?

证明:设已知的整数为a1,a2,„a100考察数列a1,a2,„a100的前n项和构成的数列S1,S2,„S100。

如果S1,S2,„S100中有某个数可被100整除,则命题得证。否则,即S1,S2,„S100均不能被100整除,这样,它们被100除后余数必是{1,2,„,99}中的元素。由抽屉原理I知,S1,S2,„S100中必有两个数,它们被100除后具有相同的余数。不妨设这两个数为Si,S(,则100∣(Sj-Si),ji<j)即100∣。命题得证。

说明:有时候直接对所给对象作某种划分,是很难构造出恰当的抽屉的。这时候,我们需要对所给对象先作一些变换,然后对变换得到的对象进行分类,就可以构造出恰当的抽屉。本题直接对{an}进行分类是很难奏效的。但由{an}构造出{Sn}后,再对{Sn}进行分类就容易得多。

另外,对{Sn}按模100的剩余类划分时,只能分成100个集合,而{Sn}只有100项,似乎不能应用抽屉原则。但注意到余数为0的类恰使结论成立,于是通过分别情况讨论后,就可去掉余数为0的类,从而转化为100个数分配在剩下的99个类中。这种处理问题的方法应当学会,它会助你从“山穷水尽疑无路”时,走入“柳暗花明又一村”中。

最后,本例的结论及证明可以推广到一般情形(而且有加强的环节):

在任意给定的n个整数中,都可以找出若干个数来(可以是一个数),它们的和可被n整除,而且,在任意给定的排定顺序的n个整数中,都可以找出若干个连续的项(可以是一项),它们的和可被n整除。

将以上一般结论中的n赋以相应的年份的值如1999,2000,2001„,就可以编出相应年份的试题来。如果再赋以特殊背景,则可以编出非常有趣的数学智力题来,如下题:

有100只猴子在吃花生,每只猴子至少吃了1粒花生,多者不限。请你证明:一定有若干只猴子(可以是一只),它们所吃的花生的粒数总和恰好是100的倍数。

7.证明:视17个科学家为17个点,每两个点之间连一条线表示这两个科学家在讨论同一个问题,若讨论第一个问题则在相应两点连红线,若讨论第2个问题则在相应两点连条黄线,若讨论第3个问题则在相应两点连条蓝线。三名科学家研究同一个问题就转化为找到一个三边同颜色的三角形。

考虑科学家A,他要与另外的16位科学家每人通信讨论一个问题,相应于从A出发引出16条线段,将它们染成3种颜色,而16=3×5+1,因而必有6=5+1条同色,不妨记为AB1,AB2,AB3,AB4,AB5,AB6同红色,若Bi(i=1,2,„,6)之间有红线,则出现红色三角线,命题已成立;否则B1,B2,B3,B4,B5,B6之间的连线只染有黄蓝两色。

考虑从B1引出的5条线,B1B2,B1B3,B1B4,B1B5,B1B6,用两种颜色染色,因为5=2×2+1,故必有3=2+1条线段同色,假设为黄色,并记它们为B1B2,B1B3,B1B4。这时若B2,B3,B4之间有黄线,则有黄色三角形,命题也成立,若B2,B3,B4,之间无黄线,则△B2,B3,B4,必为蓝色三角形,命题仍然成立。

说明:(1)本题源于一个古典问题--世界上任意6个人中必有3人互相认识,或互相不认识。(美国普特南数学竞赛题)。

(2)将互相认识用红色表示,将互相不认识用蓝色表示,(1)将化为一个染色问题,成为一个图论问题:空间六个点,任何三点不共线,四点不共面,每两点之间连线都涂上红色或蓝色。求证:存在三点,它们所成的三角形三边同色。

(3)问题(2)可以往两个方向推广:其一是颜色的种数,其二是点数。

本例便是方向一的进展,其证明已知上述。如果继续沿此方向前进,可有下题:

在66个科学家中,每个科学家都和其他科学家通信,在他们的通信中仅仅讨论四个题目,而任何两个科学家之间仅仅讨论一个题目。证明至少有三个科学家,他们互相之间讨论同一个题目。

(4)回顾上面证明过程,对于17点染3色问题可归结为6点染2色问题,又可归结为3点染一色问题。反过来,我们可以继续推广。从以上(3,1)→(6,2)→(17,3)的过程,易发现

6=(3-1)×2+2,17=(6-1)×3+2,66=(17-1)×4+2,同理可得(66-1)×5+2=327,(327-1)×6+2=1958„记为r1=3,r2=6,r3=17,r4=66,r5=327,r6=1958,„

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