三個例子:
(1)3個蘋果放到2個抽屜裡,那麼一定有1個抽屜裡至少有2個蘋果。
(2)5塊手帕分給4個小朋友,那麼一定有1個小朋友至少拿了2塊手帕。
(3)6只鴿子飛進5個鴿籠,那麼一定有1個鴿籠至少飛進2只鴿子。
我們用列表法來證明例題(1): 放 法
即:可以肯定地說,3個蘋果放到2個抽屜裡,一定有1個抽屜裡至少有2個蘋果。
由上可以得出: 題 號 物 體 數 量 抽屜數 結 果 (1) 蘋 果 3個 放入2個抽屜 有一個抽屜至少有2個蘋果 (2) 手 帕 5塊 分給4個人 有一人至少拿了2塊手帕 (3) 鴿 子 6只 飛進5個籠子 有一個籠子至少飛進2只鴿 上面三個例子的共同特點是:物體個數比抽屜個數多一個,那麼有一個抽屜至少有2個這樣的物體。從而得出:
抽屜原理1:把多於n個的物體放到n個抽屜裡,則至少有一個抽屜裡有2個或2個以上的物體。
再看下面的兩個例子:
(4)把30個蘋果放到6個抽屜中,問:是否存在這樣一種放法,使每個抽屜中的蘋果數都小於等於5?
(5)把30個以上的蘋果放到6個抽屜中,問:是否存在這樣一種放法,使每個抽屜中的蘋果數都小於等於5?
解答:(4)存在這樣的放法。即:每個抽屜中都放5個蘋果;(5)不存在這樣的放法。即:無論怎麼放,都會找到一個抽屜,它裡面至少有6個蘋果。
從上述兩例中我們還可以得到如下規律:
抽屜原理2:把多於m×n個的物體放到n個抽屜裡,則至少有一個抽屜裡有m+1個或多於m+l個的物體。
可以看出,“原理1”和“原理2”的區別是:“原理1”物體多,抽屜少,數量比較接近;“原理2”雖然也是物體多,抽屜少,但是數量相差較大,物體個數比抽屜個數的幾倍還多幾。
以上兩個原理,就是我們解決抽屜問題的重要依據。抽屜問題可以簡單歸結為一句話:有多少個蘋果,多少個抽屜,蘋果和抽屜之間的關係。解此類問題的重點就是要找準“抽屜”,只有“抽屜”找準了,“蘋果”才好放。
我們先從簡單的問題入手:
(1)3只鴿子飛進了2個鳥巢,則總有1個鳥巢中至少有幾隻鴿子?(答案:2只)
(2)把3本書放進2個書架,則總有1個書架上至少放著幾本書?(答案:2本)
(3)把3封信投進2個郵筒,則總有1個郵筒投進了不止幾封信?(答案:1封)
(4)1000只鴿子飛進50個巢,無論怎麼飛,我們一定能找到一個含鴿子最多的巢,它裡面至少含有幾隻鴿子?(答案:1000÷50=20,所以答案為20只)
(5)從8個抽屜中拿出17個蘋果,無論怎麼拿。我們一定能找到一個拿蘋果最多的抽屜,從它裡面至少拿出了幾個蘋果?(答案:17÷8=2……1,2+1=3,所以答案為3)
(6)從幾個抽屜中(填最大數)拿出25個蘋果,才能保證一定能找到一個抽屜,從它當中至少拿了7個蘋果?(答案:25÷□=6……□,可見除數為4,餘數為1,抽屜數為4,所以答案為4個)
抽屜問題又稱為鳥巢問題、書架問題或郵筒問題。如上面(1)、(2)、(3)題,講的就是這些原理。上面(4)、(5)、(6)題的規律是:物體數比抽屜數的幾倍還多幾的情況,可用“蘋果數”除以“抽屜數”,若餘數不為零,則“答案”為商加1;若餘數為零,則“答案”為商。其中第(6)題是已知“蘋果數”和“答案”來求“抽屜數”。
抽屜問題的用處很廣,如果能靈活運用,可以解決一些看上去相當複雜、覺得無從下手,實際上卻是相當有趣的數學問題。
例1:某班共有13個同學,那麼至少有幾人是同月出生?( )
A. 13 B. 12 C. 6 D. 2
解1:找準題中兩個量,一個是人數,一個是月份,把人數當作“蘋果”,把月份當作“抽屜”,那麼問題就變成:13個蘋果放12個抽屜裡,那麼至少有一個抽屜裡放兩個蘋果。【已知蘋果和抽屜,用“抽屜原理1”】
例2:某班參加一次數學競賽,試卷滿分是30分。為保證有2人的得分一樣,該班至少得有幾人參賽?( )
A. 30 B. 31 C. 32 D. 33
解2:毫無疑問,參賽總人數可作“蘋果”,這裡需要找“抽屜”,使找到的“抽屜”滿足:總人數放進去之後,保證有1個“抽屜”裡,有2人。仔細分析題目,“抽屜”當然是得分,滿分是30分,則一個人可能的得分有31種情況(從0分到30分),所以“蘋果”數應該是31+1=32。【已知蘋果和抽屜,用“抽屜原理2”】
例3. 在某校數學樂園中,五年級學生共有400人,年齡最大的與年齡最小的相差不到1歲,我們不用去檢視學生的出生日期,就可斷定在這400個學生中至少有兩個是同年同月同日出生的,你知道為什麼嗎?
解3:因為年齡最大的與年齡最小的相差不到1歲,所以這400名學生出生的日期總數不會超過366天,把400名學生看作400個蘋果,366天看作是366個抽屜,(若兩名學生是同一天出生的,則讓他們進入同一個抽屜,否則進入不同的抽屜)由“抽屜原則2”知“無論怎麼放這400個蘋果,一定能找到一個抽屜,它裡面至少有2(400÷366=1……1,1+1=2)個蘋果”。即:一定能找到2個學生,他們是同年同月同日出生的。
例4:有紅色、白色、黑色的筷子各10根混放在一起。如果讓你閉上眼睛去摸,(1)你至少要摸出幾根才敢保證至少有兩根筷子是同色的?為什麼?(2)至少拿幾根,才能保證有兩雙同色的筷子,為什麼?
解4:把3種顏色的筷子當作3個抽屜。則:
(1)根據“抽屜原理1”,至少拿4根筷子,才能保證有2根同色筷子;(2)從最特殊的情況想起,假定3種顏色的筷子各拿了3根,也就是在3個“抽屜”裡各拿了3根筷子,不管在哪個“抽屜”裡再拿1根筷子,就有4根筷子是同色的,所以一次至少應拿出3×3+1=10(根)筷子,就能保證有4根筷子同色。
例5. 證明在任意的37人中,至少有4人的屬相相同。
解5:將37人看作37個蘋果,12個屬相看作是12個抽屜,由“抽屜原理2”知,“無論怎麼放一定能找到一個抽屜,它裡面至少有4個蘋果”。即在任意的37人中,至少有4(37÷12=3……1,3+1=4)人屬相相同。
例6:某班有個小書架,40個同學可以任意借閱,試問小書架上至少要有多少本書,才能保證至少有1個同學能借到2本或2本以上的書?
分析:從問題“有1個同學能借到2本或2本以上的書”我們想到,此話對應於“有一個抽屜裡面有2個或2個以上的蘋果”。所以我們應將40個同學看作40個抽屜,將書本看作蘋果,如某個同學借到了書,就相當於將這個蘋果放到了他的抽屜中。
解6:將40個同學看作40個抽屜,書看作是蘋果,由“抽屜原理1”知:要保證有一個抽屜中至少有2個蘋果,蘋果數應至少為40+1=41(個)。即:小書架上至少要有41本書。
下面我們來看兩道國考真題:
例7:(國家公務員考試2004年B類第48題的珠子問題):
有紅、黃、藍、白珠子各10粒,裝在一個袋子裡,為了保證摸出的珠子有兩顆顏色
相同,應至少摸出幾粒?( )
A.3 B.4 C.5 D.6
解7:把珠子當成“蘋果”,一共有10個,則珠子的顏色可以當作“抽屜”,為保證
摸出的珠子有2顆顏色一樣,我們假設每次摸出的分別都放在不同的“抽屜”裡,摸了4
個顏色不同的珠子之後,所有“抽屜”裡都各有一個,這時候再任意摸1個,則一定有
一個“抽屜”有2顆,也就是有2顆珠子顏色一樣。答案選C。
例8:(國家公務員考試2007年第49題的撲克牌問題):
從一副完整的撲克牌中,至少抽出( )張牌,才能保證至少6張牌的花色相同?
A.21 B.22 C.23 D.24
解8:完整的撲克牌有54張,看成54個“蘋果”,抽屜就是6個(黑桃、紅桃、梅花、方塊、大王、小王),為保證有6張花色一樣,我們假設現在前4個“抽屜”裡各放了5張,後兩個“抽屜”裡各放了1張,這時候再任意抽取1張牌,那麼前4個“抽屜”裡必然有1個“抽屜”裡有6張花色一樣。答案選C。
歸納小結:解抽屜問題,最關鍵的是要找到誰為“蘋果”,誰為“抽屜”,再結合兩個原理進行相應分析。可以看出來,並不是每一個類似問題的“抽屜”都很明顯,有時候“抽屜”需要我們構造,這個“抽屜”可以是日期、撲克牌、考試分數、年齡、書架等等變化的量,但是整體的出題模式不會超出這個範圍。
三個例子:
(1)3個蘋果放到2個抽屜裡,那麼一定有1個抽屜裡至少有2個蘋果。
(2)5塊手帕分給4個小朋友,那麼一定有1個小朋友至少拿了2塊手帕。
(3)6只鴿子飛進5個鴿籠,那麼一定有1個鴿籠至少飛進2只鴿子。
我們用列表法來證明例題(1): 放 法
即:可以肯定地說,3個蘋果放到2個抽屜裡,一定有1個抽屜裡至少有2個蘋果。
由上可以得出: 題 號 物 體 數 量 抽屜數 結 果 (1) 蘋 果 3個 放入2個抽屜 有一個抽屜至少有2個蘋果 (2) 手 帕 5塊 分給4個人 有一人至少拿了2塊手帕 (3) 鴿 子 6只 飛進5個籠子 有一個籠子至少飛進2只鴿 上面三個例子的共同特點是:物體個數比抽屜個數多一個,那麼有一個抽屜至少有2個這樣的物體。從而得出:
抽屜原理1:把多於n個的物體放到n個抽屜裡,則至少有一個抽屜裡有2個或2個以上的物體。
再看下面的兩個例子:
(4)把30個蘋果放到6個抽屜中,問:是否存在這樣一種放法,使每個抽屜中的蘋果數都小於等於5?
(5)把30個以上的蘋果放到6個抽屜中,問:是否存在這樣一種放法,使每個抽屜中的蘋果數都小於等於5?
解答:(4)存在這樣的放法。即:每個抽屜中都放5個蘋果;(5)不存在這樣的放法。即:無論怎麼放,都會找到一個抽屜,它裡面至少有6個蘋果。
從上述兩例中我們還可以得到如下規律:
抽屜原理2:把多於m×n個的物體放到n個抽屜裡,則至少有一個抽屜裡有m+1個或多於m+l個的物體。
可以看出,“原理1”和“原理2”的區別是:“原理1”物體多,抽屜少,數量比較接近;“原理2”雖然也是物體多,抽屜少,但是數量相差較大,物體個數比抽屜個數的幾倍還多幾。
以上兩個原理,就是我們解決抽屜問題的重要依據。抽屜問題可以簡單歸結為一句話:有多少個蘋果,多少個抽屜,蘋果和抽屜之間的關係。解此類問題的重點就是要找準“抽屜”,只有“抽屜”找準了,“蘋果”才好放。
我們先從簡單的問題入手:
(1)3只鴿子飛進了2個鳥巢,則總有1個鳥巢中至少有幾隻鴿子?(答案:2只)
(2)把3本書放進2個書架,則總有1個書架上至少放著幾本書?(答案:2本)
(3)把3封信投進2個郵筒,則總有1個郵筒投進了不止幾封信?(答案:1封)
(4)1000只鴿子飛進50個巢,無論怎麼飛,我們一定能找到一個含鴿子最多的巢,它裡面至少含有幾隻鴿子?(答案:1000÷50=20,所以答案為20只)
(5)從8個抽屜中拿出17個蘋果,無論怎麼拿。我們一定能找到一個拿蘋果最多的抽屜,從它裡面至少拿出了幾個蘋果?(答案:17÷8=2……1,2+1=3,所以答案為3)
(6)從幾個抽屜中(填最大數)拿出25個蘋果,才能保證一定能找到一個抽屜,從它當中至少拿了7個蘋果?(答案:25÷□=6……□,可見除數為4,餘數為1,抽屜數為4,所以答案為4個)
抽屜問題又稱為鳥巢問題、書架問題或郵筒問題。如上面(1)、(2)、(3)題,講的就是這些原理。上面(4)、(5)、(6)題的規律是:物體數比抽屜數的幾倍還多幾的情況,可用“蘋果數”除以“抽屜數”,若餘數不為零,則“答案”為商加1;若餘數為零,則“答案”為商。其中第(6)題是已知“蘋果數”和“答案”來求“抽屜數”。
抽屜問題的用處很廣,如果能靈活運用,可以解決一些看上去相當複雜、覺得無從下手,實際上卻是相當有趣的數學問題。
例1:某班共有13個同學,那麼至少有幾人是同月出生?( )
A. 13 B. 12 C. 6 D. 2
解1:找準題中兩個量,一個是人數,一個是月份,把人數當作“蘋果”,把月份當作“抽屜”,那麼問題就變成:13個蘋果放12個抽屜裡,那麼至少有一個抽屜裡放兩個蘋果。【已知蘋果和抽屜,用“抽屜原理1”】
例2:某班參加一次數學競賽,試卷滿分是30分。為保證有2人的得分一樣,該班至少得有幾人參賽?( )
A. 30 B. 31 C. 32 D. 33
解2:毫無疑問,參賽總人數可作“蘋果”,這裡需要找“抽屜”,使找到的“抽屜”滿足:總人數放進去之後,保證有1個“抽屜”裡,有2人。仔細分析題目,“抽屜”當然是得分,滿分是30分,則一個人可能的得分有31種情況(從0分到30分),所以“蘋果”數應該是31+1=32。【已知蘋果和抽屜,用“抽屜原理2”】
例3. 在某校數學樂園中,五年級學生共有400人,年齡最大的與年齡最小的相差不到1歲,我們不用去檢視學生的出生日期,就可斷定在這400個學生中至少有兩個是同年同月同日出生的,你知道為什麼嗎?
解3:因為年齡最大的與年齡最小的相差不到1歲,所以這400名學生出生的日期總數不會超過366天,把400名學生看作400個蘋果,366天看作是366個抽屜,(若兩名學生是同一天出生的,則讓他們進入同一個抽屜,否則進入不同的抽屜)由“抽屜原則2”知“無論怎麼放這400個蘋果,一定能找到一個抽屜,它裡面至少有2(400÷366=1……1,1+1=2)個蘋果”。即:一定能找到2個學生,他們是同年同月同日出生的。
例4:有紅色、白色、黑色的筷子各10根混放在一起。如果讓你閉上眼睛去摸,(1)你至少要摸出幾根才敢保證至少有兩根筷子是同色的?為什麼?(2)至少拿幾根,才能保證有兩雙同色的筷子,為什麼?
解4:把3種顏色的筷子當作3個抽屜。則:
(1)根據“抽屜原理1”,至少拿4根筷子,才能保證有2根同色筷子;(2)從最特殊的情況想起,假定3種顏色的筷子各拿了3根,也就是在3個“抽屜”裡各拿了3根筷子,不管在哪個“抽屜”裡再拿1根筷子,就有4根筷子是同色的,所以一次至少應拿出3×3+1=10(根)筷子,就能保證有4根筷子同色。
例5. 證明在任意的37人中,至少有4人的屬相相同。
解5:將37人看作37個蘋果,12個屬相看作是12個抽屜,由“抽屜原理2”知,“無論怎麼放一定能找到一個抽屜,它裡面至少有4個蘋果”。即在任意的37人中,至少有4(37÷12=3……1,3+1=4)人屬相相同。
例6:某班有個小書架,40個同學可以任意借閱,試問小書架上至少要有多少本書,才能保證至少有1個同學能借到2本或2本以上的書?
分析:從問題“有1個同學能借到2本或2本以上的書”我們想到,此話對應於“有一個抽屜裡面有2個或2個以上的蘋果”。所以我們應將40個同學看作40個抽屜,將書本看作蘋果,如某個同學借到了書,就相當於將這個蘋果放到了他的抽屜中。
解6:將40個同學看作40個抽屜,書看作是蘋果,由“抽屜原理1”知:要保證有一個抽屜中至少有2個蘋果,蘋果數應至少為40+1=41(個)。即:小書架上至少要有41本書。
下面我們來看兩道國考真題:
例7:(國家公務員考試2004年B類第48題的珠子問題):
有紅、黃、藍、白珠子各10粒,裝在一個袋子裡,為了保證摸出的珠子有兩顆顏色
相同,應至少摸出幾粒?( )
A.3 B.4 C.5 D.6
解7:把珠子當成“蘋果”,一共有10個,則珠子的顏色可以當作“抽屜”,為保證
摸出的珠子有2顆顏色一樣,我們假設每次摸出的分別都放在不同的“抽屜”裡,摸了4
個顏色不同的珠子之後,所有“抽屜”裡都各有一個,這時候再任意摸1個,則一定有
一個“抽屜”有2顆,也就是有2顆珠子顏色一樣。答案選C。
例8:(國家公務員考試2007年第49題的撲克牌問題):
從一副完整的撲克牌中,至少抽出( )張牌,才能保證至少6張牌的花色相同?
A.21 B.22 C.23 D.24
解8:完整的撲克牌有54張,看成54個“蘋果”,抽屜就是6個(黑桃、紅桃、梅花、方塊、大王、小王),為保證有6張花色一樣,我們假設現在前4個“抽屜”裡各放了5張,後兩個“抽屜”裡各放了1張,這時候再任意抽取1張牌,那麼前4個“抽屜”裡必然有1個“抽屜”裡有6張花色一樣。答案選C。
歸納小結:解抽屜問題,最關鍵的是要找到誰為“蘋果”,誰為“抽屜”,再結合兩個原理進行相應分析。可以看出來,並不是每一個類似問題的“抽屜”都很明顯,有時候“抽屜”需要我們構造,這個“抽屜”可以是日期、撲克牌、考試分數、年齡、書架等等變化的量,但是整體的出題模式不會超出這個範圍。