小學(xué)數(shù)學(xué)

“鴿巢原理”（一）

知識(shí)梳理

把4本書放進(jìn)3個(gè)抽屜中，為什么不管怎么放，總有一個(gè)抽屜里至少放進(jìn)2本書？

方法一：枚舉法

把4本書放進(jìn)3個(gè)抽屜中，一共有上面4種情況，每種情況總有一個(gè)抽屜里至少放進(jìn)2本書。

方法二：數(shù)的分解法

把4分解成3個(gè)數(shù)，如下圖所示：

把4分解成3個(gè)數(shù)，共4種情況，每種情況分得的3個(gè)數(shù)中，至少有一個(gè)數(shù)是大于或等于2的。

方法三：假設(shè)法

把4本書放進(jìn)3個(gè)抽屜中，假設(shè)先在每個(gè)抽屜中放1本書，那么3個(gè)抽屜就放了3本書，把剩下的1本書放入任何一個(gè)抽屜中，這個(gè)抽屜就有2本書了。

由此說明，把4本書放進(jìn)3個(gè)抽屜中，不管怎么放，總有一個(gè)抽屜里至少放進(jìn)2本書。

1.關(guān)鍵詞解析

“總有”是一定要有的意思；“至少”是指最小的限度，可能比已知情況多，也可能與已知情況相等。

2.“鴿巢原理”（一）

（1）把4本書放進(jìn)3個(gè)抽屜中，總有一個(gè)抽屜中至少有2本書。同理，把5本書放進(jìn)4個(gè)抽屜中，總有一個(gè)抽屜中至少有2本書?！?/p>

得出：只要放的書本數(shù)比抽屜的數(shù)量多1，就總有一個(gè)抽屜中至少放進(jìn)2本書。

（2）如果放的書本數(shù)比抽屜的數(shù)量多2，也是總有一個(gè)抽屜中至少放進(jìn)2本書。如果放的書本數(shù)比抽屜的數(shù)量多3，也是總有一個(gè)抽屜中至少放進(jìn)2本書。……

得出：把書放進(jìn)抽屜中，只要放的書本數(shù)比抽屜的數(shù)量多，就總有一個(gè)抽屜中至少放進(jìn)2本書。

總結(jié)：把個(gè)物體任意分放進(jìn)n個(gè)“鴿巢”中（>，和是非0自然數(shù)），那么一定有一個(gè)“鴿巢”中至少放進(jìn)了2個(gè)物體。

例題1

某小學(xué)有367名2008年出生的小朋友，是否有生日相同的小朋友？

解答過程：2008年是閏年，這年應(yīng)有366天。把366天看作366個(gè)“鴿巢”，將367名小朋友看作367個(gè)物體。這樣，把367個(gè)物體任意分放進(jìn)366個(gè)“鴿巢”里，總有一個(gè)“鴿巢”里至少放進(jìn)2個(gè)物體。因此至少有2名小朋友的生日相同。

答：至少有2名小朋友的生日相同。

技巧點(diǎn)撥：制造“鴿巢”是正確運(yùn)用原理解題的關(guān)鍵。

例題2

11名學(xué)生到老師家借書，老師的書房中有A、B、C、D四類書，每名學(xué)生最多可借兩本不同類型的書，最少借一本。至少有幾名學(xué)生所借的書的類型完全相同？

解答過程：列表找出借一本書和借兩本不同類型的書的所有可能情況。

借一本書

A、B、C、D

4種

借兩本不同類型的書

AB、AC、AD、BC、BD、CD

6種

合計(jì)

10種

把這10種類型看作10個(gè)“鴿巢”，把11名學(xué)生看作11個(gè)物體，所以至少有兩名學(xué)生所借的書的類型完全相同。

答：至少有兩名學(xué)生所借的書的類型完全相同。

技巧點(diǎn)撥：解答此題的關(guān)鍵是通過列表找到給定要求可能出現(xiàn)的情況總數(shù)。

例題3

在任意的四個(gè)自然數(shù)中，是否其中必有兩個(gè)數(shù)，它們的差能被3整除？

解答過程：因?yàn)槿魏握麛?shù)除以3，其余數(shù)只可能是0，1，2三種情形。我們將余數(shù)的這三種情形看成是3個(gè)“鴿巢”。一個(gè)整數(shù)除以3的余數(shù)屬于哪種情形，就將此整數(shù)放在那個(gè)“鴿巢”里。將四個(gè)自然數(shù)放入3個(gè)“鴿巢”，至少有一個(gè)“鴿巢”里放了不止一個(gè)數(shù)，也就是說至少有兩個(gè)數(shù)除以3的余數(shù)相同。這兩個(gè)數(shù)的差必能被3整除。

技巧點(diǎn)撥：解答此題的關(guān)鍵是明確任意自然數(shù)除以3的余數(shù)只有3種不同的情況，即余數(shù)是0,1或2，且余數(shù)相同的兩個(gè)不同自然數(shù)的差必定是3的倍數(shù)。

同步練習(xí)

（答題時(shí)間：15分鐘）

關(guān)卡

解決問題

1.少年宮開辦了語文、數(shù)學(xué)、英語、繪畫這四個(gè)學(xué)習(xí)班,小林、小云、明明、軍軍、小芳5

個(gè)人去參加學(xué)習(xí)，試說明至少有2

個(gè)人在同一個(gè)學(xué)習(xí)班學(xué)習(xí)。

2.任意調(diào)查13個(gè)人，其中至少有2人的屬相是相同的。為什么？

3.今天上午上了4節(jié)課，分別是：語文、數(shù)學(xué)、英語、美術(shù)，并且每科都留了作業(yè)?，F(xiàn)在教室里有5名同學(xué)在做作業(yè)，試說明：至少有2名同學(xué)在做同一科作業(yè)。

4.在任意的五個(gè)自然數(shù)中，是否其中必有三個(gè)數(shù)的和是3的倍數(shù)？

5.用紅、藍(lán)兩種顏色將一個(gè)2×5方格圖中的小方格隨意涂色（見下圖），每個(gè)小方格涂一種顏色。是否存在兩列，它們的小方格中涂的顏色完全相同？

答案

關(guān)卡

解決問題

1.將四個(gè)學(xué)習(xí)班看作4個(gè)“鴿巢”，將5個(gè)人看作5個(gè)“物體”，根據(jù)“鴿巢原理”（一）可知，必有一個(gè)“鴿巢”放入2個(gè)“物體”。

所以至少有2

個(gè)人在同一個(gè)學(xué)習(xí)班學(xué)習(xí)。

2.把12個(gè)生肖看作12個(gè)“鴿巢”，任意調(diào)查的13個(gè)人，看作13個(gè)物體，根據(jù)“鴿巢原理”（一）可知，至少有2個(gè)人的屬相相同。所以至少有2人的屬相是相同的。

3.把語文、數(shù)學(xué)、英語、美術(shù)這四種作業(yè)看作4個(gè)“鴿巢”，5名同學(xué)看作5個(gè)物體，根據(jù)“鴿巢原理”（一）可知，至少有2名同學(xué)在做同一科作業(yè)。

4.任何整數(shù)除以3的余數(shù)只能是0，1，2?，F(xiàn)在，對于任意的五個(gè)自然數(shù)，根據(jù)“鴿巢原理”（一），至少有一個(gè)“鴿巢”里有兩個(gè)或兩個(gè)以上的數(shù)，于是可分下面兩種情形來加以討論。

第一種情形：有三個(gè)數(shù)在同一個(gè)“鴿巢”里，即這三個(gè)數(shù)除以3后具有相同的余數(shù)。因?yàn)檫@三個(gè)數(shù)的余數(shù)之和是其中一個(gè)余數(shù)的3倍，故能被3整除，所以這三個(gè)數(shù)之和能被3整除。

第二種情形：至多有兩個(gè)數(shù)在同一個(gè)“鴿巢”里，那么每個(gè)“鴿巢”里都有數(shù)，在每個(gè)“鴿巢”里各取一個(gè)數(shù)，這三個(gè)數(shù)被3除的余數(shù)分別為0，1，2。因此這三個(gè)數(shù)之和能被3整除。

綜上所述，在任意的五個(gè)自然數(shù)中，其中必有三個(gè)數(shù)的和是3的倍數(shù)。

5.用紅、藍(lán)兩種顏色給每列中兩個(gè)小方格隨意涂色，只有下面四種情形：

將上面的四種情形看成四個(gè)“鴿巢”。根據(jù)“鴿巢原理”（一），將五列放入四個(gè)“鴿巢”，至少有一個(gè)“鴿巢”中有不少于兩列，這兩列的小方格中涂的顏色完全相同。