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抽屉原理介绍

抽屉原理又称鸽巢原理,它是组合数学的一个基本原理,最先是由德国数学家狄利克雷明确地提出来的,因此,也称为狄利克雷原理。
把3个苹果放进2个抽屉里,一定有一个抽屉里放了2个或2个以上的苹果。这个人所皆知的常识就是抽屉原理在日常生活中的体现。用它可以解决一些相当复杂甚至无从下手的问题。

讲解人:王航平教授

王航平教授

中国计量学院信息与数学科学系主任,浙江省数学会会员。现任理学院副院长,分管学院的教学与实验室主作。从事中学、大学数学教学20多年。

解答方法及步骤

原理1:把 个元素分成 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 个元素任意放入个集合,则一定有一个集合至少要有个元素。其中 (当 能整除 时)或 (当 不能整除 时),这里表示不大于 的最大整数,即的整数部分。

原理3:把无穷多个元素放入有限个集合里,则一定有一个集合里含有无穷多个元素。

原理2也可以变为:把个元素任意放入个集合,则一定有一个集合至多要有个元素。其中 ,这里表示不大于的最大整数,即的整数部分。
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。
典型例题

例1:对正方形的八个顶点用红蓝两色染色,证明必有两个同色的全等三角形组。 [分析]以全等三角形作为抽屉(等价关系)

证明:8个顶点二染色,至少有4个顶点同色,不妨高红色。如此,红色4点确定4个三角形,而单位方方体由顶点构成的三角形共有三类: ,所以此红色三角形必有两者全等。

例2:一只兔子沿直线往前跑,每跳一步前进 米,在它的起点的前面每隔一米的点上都有一个以该点为中心,长为0.002米的陷陷阱。

证明:这只兔子迟早要掉进陷阱里。 [分析]设兔子跳了m步后掉进了第t个陷阱,则本题等价于: 等分区间,构成抽屉。

证明:把 分成1000等份,由于[0,1]必有两点位于同一区间内,设为 ,使得 ,即 , 设 , 则有 ,从而兔子跳了m步之后与t的距离小于 ,即掉进第t个陷阱里。