小学奥数-抽屉原理(教师版)

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抽屉原理如果给你5盒饼干,让你把它们放到4个抽屉里,那么可以肯定有一个抽屉里至少有2盒饼干。如果把4封信投到3个邮箱中,那么可以肯定有一个邮箱中至少有2封信。如果把3本联练习册分给两位同学,那么可以肯定其中有一位同学至少分到2本练习册。这些简单内的例子就是数学中的“抽屉原理”。抽屉原理1:将多于n件的物品任意放到n个抽屉中,那么至少有一个抽屉中的物品不少于2件。假定这n个抽屉中,每一个抽屉内的物品都不到2件,那么每一个抽屉中的物品或者是一件,或者没有。这样n个抽屉中所放物品的总数就不会超过n件。这与有多于n个物品的假设相矛盾。说明抽屉原理1成立。抽屉原理2:将多于m×n件的物品任意放到n个抽屉中,那么至少有一个抽屉中的物品的件数不少于m+l。假定这n个抽屉中,每一个抽屉中的物品都不到(m+l)件,即每个抽屉里的物品不多于m件,这样n个抽屉中可放物品的总数就不会超过m×n件。这与多于m×n件物品的假设相矛盾。说明原来的假设不成立。所以抽屉原理2成立。运用抽屉原理解题的关键是选好“抽屉”,而构造“抽屉”的方法多种多样,会因题而异。运用原理1还是原理2要看题目的问题和哪一个更直观。抽屉原理2实际上是抽屉原理1的变形。【例1】★某校六年级有学生367人,请问有没有两个学生的生日是同一天?为什么?【解析】平年一年有365天,闰年一年有366天。把天数看做抽屉,共366个抽屉。把367个人分别放入366个抽屉中,至少在一个抽屉里有两个人,因此,肯定有两个学生的生日是同一天。【小试牛刀】某校有370名1992年出生的学生,其中至少有2个学生的生日是同一天,为什么?【解析】1992年共有366天,把它看成是366个抽屉,把370个人放入366个抽屉中,至少有一个抽屉里有两个人,因此其中至少有2个学生的生日是同一天的。【例2】★某班学生去买语文书、数学书、外语书。买书的情况是:有买一本的、二本的、也有三本的,问至少要去几位学生才能保证一定有两位同学买到相同的书(每种书最多买一本)?【解析】首先考虑买书的几种可能性,买一本、二半、三本共有7种类型,把7种类型看成7个抽屉,去的人数看成元素。要保证至少有一个抽屉里有2人,那么去的人数应大于抽屉数。所以至少要去7+1=8(个)学生才能保证一定有两位同学买到相同的书。买书的类型有:买一本的:有语文、数学、外语3种。买二本的:有语文和数学、语文和外语、数学和外语3种。买三本的:有语文、数学和外语1种。3+3+1=7(种)把7种类型看做7个抽屉,要保证一定有两位同学买到相同的书,至少要去8位学生。【小试牛刀】某班学生去买语文书、数学书、外语书、美术书、自然书。买书的情况是:有买一本的、二本的、三本或四本的。,问至少要去几位学生才能保证一定有两位同学买到相同的书(每种书最多买一本)?【解析】买书的类型中买一本的有4种,买二本的有6种,买三本的有4种,买4本的有一种,共有4+6+4+1=15种情况。把种15种情况看出15个抽屉,要保证有两位同学买到相同的书,至少要去16位学生。【例3】★一只袋中装有许多规格相同但颜色不同的手套,颜色有黑、红、蓝、黄四种。问最少要摸出多少只手套才能保证有3副同色的?【解析】把四种颜色看成是4个抽屉,要保证有3副同色的,先考虑保证有一副就要摸出5只手套。这时拿出1副同色的后,4个抽屉中还剩下3只手套。根据抽屉原理,只要再摸出2只手套又能保证有一副手套是同色的。以此类推,要保证有3副同色的,共摸出的手套有5+2+2=9(只)【小试牛刀】布袋中有同样规格但颜色不同的袜子若干只。颜色有白、黑、蓝三种。问:最少要摸出多少只袜子,才能保证有3双同色的?【解析】把三种颜色看作3个抽屉,要保证有一双同色的就要摸出4只袜子,这时拿出1双同色的后,3个抽屉中还剩2只袜子。以后,只要再摸出2只袜子就可保证有一双同色的。因此,要保证有3双同色的,最少要摸4+2+2=8只袜子。【例4】★★任意5个不相同的自然数,其中至少有两个数的差是4的倍数,这是为什么?【解析】一个自然数除以4的余数可能是0,1,2,3,所以,把这4种情况看做时个抽屉,把任意5个不相同的自然数看做5个元素,再根据抽屉原理,必有一个抽屉中至少有2个数,而这两个数的余数是相同的,它们的差一定是4的倍数。所以,任意5个不相同的自然数,其中至少有两个数的差是4的倍数。【小试牛刀】证明在任意的(n+1)个不相同的自然数中,必有两个数之差为n的倍数。【解析】一个自然数除以n的余数可能是0、1、2、3、…..n-1,把这n种情况看作n个抽屉,把(n+1)个自然数反复如n个抽屉中去,则必有一个抽屉中有两个数,这两个数的余数相同,则它们的差一定能被n整除,也就是n的倍数。【例5】★★幼儿园里有120个小朋友,各种玩具有364件。把这些玩具分给小朋友,是否有人会得到4件或4件以上的玩具?【解析】把120个小朋友看做是120个抽屉,把玩具件数看做是元素。则364=120×3+4,4<120。根据抽屉原理的第(2)条规则:如果把m×x×k(x>k≥1)个元素放到x个抽屉里,那么至少有一个抽屉里含有m+1个或更多个元素。可知至少有一个抽屉里有3+1=4个元素,即有人会得到4件或4件以上的玩具。【小试牛刀】一个幼儿园大班有40个小朋友,班里有各种玩具125件。把这些玩具分给小朋友,是否有人会得到4件或4件以上的玩具?【解析】把40名小朋友看做40个抽屉,将125件玩具放入这些抽屉,因为125=3×40+5,根据抽屉原理,可知至少有一个抽屉有4件或4件以上的玩具,所以肯定有人会得到4件或4件以上的玩具。【例6】★★布袋里有4种不同颜色的球,每种都有10个。最少取出多少个球,才能保证其中一定有3个球的颜色一样?【解析】把4种不同颜色看做4个抽屉,把布袋中的球看做元素。根据抽屉原理第(2)条,要使其中一个抽屉里至少有3个颜色一样的球,那么取出的球的个数应比抽屉个数的2倍多1。即2×4+1=9(个)球。列算式为(3—1)×4+1=9(个)【小试牛刀】一个容器里放有10块红木块、10块白木块、10块蓝木块,它们的形状、大小都一样。当你被蒙上眼睛去容器中取出木块时,为确保取出的木块中至少有4块颜色相同,应至少取出多少块木块?【解析】至少取出(4-1)×3+1=10块木块。【例7】★★某班共有46名学生,他们都参加了课外兴趣小组。活动内容有数学、美术、书法和英语,每人可参加1个、2个、3个或4个兴趣小组。问班级中至少有几名学生参加的项目完全相同?【解析】参加课外兴趣小组的学生共分四种情况,只参加一个组的有4种类型,只参加两个小组的有6个类型,只参加三个组的有4种类型,参加四个组的有1种类型。把4+6+4+1=15(种)类型看做15个抽屉,把46个学生放入这些抽屉,因为46=3×15+1,所以班级中至少有4名学生参加的项目完全相同。【小试牛刀】某班有37个学生,他们都订阅了《小主人报》、《少年文艺》、《小学生优秀作文》三种报刊中的一、二、三种。其中至少有几位同学订的报刊相同?【解析】全班订阅报刊的类型共有3+3+1=7种,因为37=5×7+2,所以其中至少有6位学生订的报刊相同。【例8】★★将400张卡片分给若干名同学,每人都能分到,但都不能超过11张,试证明:找少有七名同学得到的卡片的张数相同。【解析】这题需要灵活运用抽屉原理。将分得1,2,3,……,11张可片看做11个抽屉,把同学人数看做元素,如果每个抽屉都有一个元素,则需1+2+3+……+10+11=66(张)卡片。而400÷66=6……4(张),即每个周体都有6个元素,还余下4张卡片没分掉。而这4张卡片无论怎么分,都会使得某一个抽屉至少有7个元素,所以至少有7名同学得到的卡片的张数相同。【小试牛刀】把280个桃分给若干只猴子,每只猴子不超过10个。证明:无论怎样分,至少有6只猴子得到的桃一样多。【解析】略【例9】★★★用黑、白、红三种颜色将一个2×7方格图(如下图)中的每个小方格随意涂上颜色,而且每个小方格只涂一种颜色,同列小方格颜色不同。问:是否存在两列,它们的小方格中涂的颜色完全相同?【解析】用三种颜色给每列中的两个小方格随意涂色,会有以下6种情况。将这6种情况看成6个抽屉,将7列分别放入6个抽屉中,根据抽屉原理1,至少有一个抽屉中不少于两列,那么总有两列的小方格中涂的颜色完全相同。【小试牛刀】在长度是15厘米的线段上任意取6个点,是否至少有两个点,它们之间的距离不大于3厘米?【解析】因为15÷3=5,所以将15厘米长的线段每3厘米分成一份,总共分成5份,并以此作为5个抽屉。根据抽屉原则1,在这条线段上任意取6个点时,至少有一个抽屉中被放入了两个点。那么它们之间的距离一定不大于3厘米。【例10】★★一个口袋中有50个编上号码的相同的小球,其中编号为l、2、3、4、5的各有10个。问:一次至少要取出多少小球,才能保证其中至少有4个号码相同的小球?【解析】一次至少要取出16个小球才能保证其中至少有4个号码相同的小球。【小试牛刀】把154本图书分给四年级某班的同学,如果不管怎样分,都至少有一位同学会分得4本或4本以上的图书,那么这个班最多有多少名学生?【解析】此题是逆用抽屉原理2,要求有多少个抽屉。由“至少有一位同学分得4本或4本以上的图书”,可知m+1=4,那么m=3,又因为154=3×51+l,得n=51,那么这个班最多有51名学生。因为154÷(4-l)=51……l所以这个班至少有51名学生。【例11】★★★有120名学生从A、B、C三人中自己投票选举一人做三好学生,投票时每人只能投一次,且只能选一个人。得票最多的人当选。统计票数的过程中发现,在前81张选票中,A得21票,B得25票,C得35票。在余下的选票中,C至少再得几张选票就一定能当选?【解析】剩下未统计的选票有:120-81=39(张),在已统计出的选票中,C得票最多,其次是B,B比C少得35-25=10(票)。从最不利的方面考虑,让接下来的10票都给B,那么还剩下39-10=29(张)选票。根据抽屉原理2,把B、C两人做为2个抽屉,由于29÷2=14……l,那么C至少再得14+1=15(张)选票就一定能当选。[120-81-(35-25)]÷2=29÷214……114+1=15在余下的选票中,C至少要再得15张选票就一定能当选。【例12】★★★从1,2,3,…,1988,1989这些自然数中,最多可以取出多少个数,使得其中每两个数的差不等于4?【解析】1,2,3,4,9,10,1l,12,17,18,19,20,25,…,这些数中任何两个数的差都不为4,这些数是每8个连续的数中选取前4个连续的数.有1989÷8=248……5,所以最多可以选248×4+4=996个数.评注:对于这类问题,一种方法是先尽可能的多选择,然后再找出这些数的规律,再计算出最多可以选出多少个.【小试牛刀】从1至1993这1993个自然数中最多能取出多少个数,使得其中任意的两数都不连续且差不等于4?【解析】1,3,6,8,11,13,16,18,21,…,这些数中任何两个数不连续且差不等于4,这些数是每5个连续的数中选择第1、3个数.1993÷5=398……3.所以最多可以选398×2+2=798个数.1.某校有30名学生是2月份出生的,能否至少有两个学生生日是在同一天?【解析】2月份最多有29天,把它看作29个抽屉,把30名学生放入29个抽屉,至少有一个抽屉里有两个人,因此这30名学生中至少有两个学生的生日是在同一天。2.15个小朋友中,至少有几个小朋友在同一个月出生?【解析】一年有12个月,把12个月看作12个抽屉,把15个小朋友放入12个抽屉中,至少有一个抽屉里有两个小朋友,因此至少有2个小朋友是才同一个月出生。3.一个布袋里有红、黄、蓝色袜子各8只。每次从布袋中拿出一只袜子,最少要拿出多少只才能保证其中至少有2双不同袜子?【解析】袋中有三种袜子时。每次从袋中拿出一只袜子,有可能拿出8只都是同一颜色。在余下两种颜色中要拿出一双同色的袜子,最少要取3只。因此,最少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