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【319642】【课本】三年级(下)第13讲 简单抽屉原理

时间:2025-01-07 23:20:56 作者: 字数:5216字

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10个苹果放进9个抽屉中,无论怎么放,一定能找到一个抽屉,里面至少有2个苹果.这个看上去很显然的现象,在数学中我们把它称作抽屉原理.

一般地,我们有如下结论:

抽屉原理I

把一些苹果随意放入若干个抽屉,如果苹果个数多于抽屉个数,那么一定能找到一个抽屉,里面至少有2个苹果.

9个抽屉为例:把9个苹果放进9个抽屉,这时苹果个数不多于抽屉个数,如果苹果平均放进抽屉中,则每个抽屉都只放了1个苹果.但如果把10个苹果放进9个抽屉,这时苹果个数多于抽屉个数,一定能找到一个抽屉,里面至少有2个苹果.因为即使每个抽屉都放1个苹果时,也只能放进 个苹果,剩下的1个苹果再放进任何一个抽屉,都会使该抽屉中有2个苹果.

类似的,把99个苹果放进9个抽屉,苹果个数多于抽屉个数,一定能找到一个抽屉,里面至少有2个苹果.事实上,我们还可以发现:如果这99个苹果平均放进9个抽屉中,每个抽屉里放 个苹果,如果放得不平均,则肯定有某个抽屉里的苹果多于11个.但如果把100个苹果放进9个抽屉,即使每个抽屉都放11个苹果,只能放99个苹果,剩下1个苹果再放进抽屉中,一定会使得某个抽屉至少有12个苹果.

我们把“抽屉原理I”加以推广,就可以得到一个更全面的抽屉原理.

抽屉原理II

m个苹果放入n个抽屉(m大于n),结果有两种可能:

1)如果 没有余数,那么就一定有抽屉至少放了“ ”个苹果;

2)如果 有余数,那么就一定有抽屉至少放了“ 的商再加1”个苹果.

抽屉原理也称“鸽巢原理”或“狄利克莱原理”,是19世纪德国数学家狄利克莱最早提出的,在组合数学中有着非常重要的地位.

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回想刚才得出抽屉原理的过程,在计算时我们都使用了平均分配的思想.为什么要平均分呢?因为只有这样做才能使得放入同一个抽屉的苹果尽量少,求出的结果才是至少几个.虽然我们算的是分到同一个抽屉的苹果,但考虑的时候却是让同一抽屉中的苹果尽量少——这种从反面考虑的分析方法又叫做“最不利原则”,即考虑最坏的情形.这一原则不仅体现在抽屉原理中,它还在解决很多与“至多”、“至少”相关的问题时非常有用.

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分析:如果没有满足“有5条相同品种的鱼”的要求,最“倒霉”的情况是什么?换句话说,当结论不成立时,最多可能有多少条鱼?只要比这个“最多的”还要多,结论就肯定成立了.

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分析仍旧考虑问题的反面,当本题中的结论不成立时,最多能取出多少个球?

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分析结论的反面是什么?在不满足结论的情况下,最多能摸出多少只袜子?

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分析本题中我们要保证“至少包含三种花色”和“这三种花色的牌至少都有3张”这两个条件,如果不能同时保证这两个条件,那么最多可能取出多少张牌?

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分析摸出的4枚棋子的颜色情况都有哪几种?如果结论不成立,最多可能摸了几次?


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分析至少有3个格子里的米粒一样多的反面是最多只有2个格子的米粒数一样多,想想这时格子里至少有多少个米粒?

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作业

  1. 口袋里装有红、黄、蓝、绿4种颜色的球各5个.小华闭着眼睛从口袋里往外摸球,每次摸出1个球.他至少要摸出多少个球,才能保证摸出的球中每种颜色的球都有?

  2. 小钱的存钱罐中有4种硬币:1分、2分、5分、1角,这四种硬币分别有5个、10个、15个、20个.小钱闭着眼睛向外摸硬币,他至少摸出多少个硬币,才能保证摸出的硬币中至少有两种不同的面值?至少摸出多少个硬币,才能保证摸出的硬币中既有5分硬币也有1角硬币?

  3. 如果筷子颜色有黑色、白色、黄色、红色、蓝色五种,每种各有10根.在黑暗中取出一些筷子,为了搭配出两双颜色相同的筷子,最少要取多少根才能保证达到要求?为了搭配出两双颜色不同的筷子,最少要取多少根才能保证达到要求?(两根颜色相同的筷子搭配成一双筷子)

  4. 盒子里一共有4种不同形状的零件,分别有9101112个,至少要从中摸出多少个零件,才能保证有3种不同形状的零件,并且这三种零件中每种至少有3个?

  5. 中午放学,食堂里有五种菜供学生们选择,每人只能选两种不同的菜.至少有多少名学生,才能保证其中至少有5名学生选择的菜完全相同?

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