衰落,学不好鸽笼原理。请不要恨他。它是鸽巢原理小学奥林匹克竞赛中的一个难点。刚接触鸽子洞原理很容易“水土不服”,很难理解。虽然大家对抽屉和苹果都很熟悉,但是谁会真的把
衰落,学不好鸽笼原理。请不要恨他。
它是鸽巢原理小学奥林匹克竞赛中的一个难点。刚接触鸽子洞原理很容易“水土不服”,很难理解。虽然大家对抽屉和苹果都很熟悉,但是谁会真的把苹果放在抽屉里呢?好吧,就算你非要这么做,我想问,你家苹果多吗?你有几个抽屉放苹果?
以上两个问题涉及到鸽子洞原理中的两个关键数学量:抽屉的数量和苹果的数量。那么这两个数学量有什么关系呢?让我们举一个实际的例子。
小胖买了三个超级大苹果,想把它们放在他的两个宝贝抽屉里。如果他想怎么玩就怎么玩,有多少种不同的方式?但首先,小胖的三个苹果都是克隆的苹果,所以彼此无法区分。
列出很酷的桌子。如果不让你把苹果切成几片,你只会看到四种情况。但这意味着什么呢?这不就是数字3的整数拆分吗?
当然没那么简单!假设一个大嘴巴的怪物,嘴里叼着一个苹果,上面写着数学符号,突然从抽屉里冒出来。他自称为“抽屉之神”。小胖吓得要死,但这个大嘴巴怪物只是问了小胖几个数学问题。
“不管是哪一种分法,总有一个抽屉里放了0个或0个以上的苹果吧?” 小胖哆哆嗦嗦地数了数(都吓傻了,这还用数吗),发现确实是这样,就回答了是。大嘴怪又问:“不管是哪一种分法,总有一个抽屉里放了1个或1个以上的苹果吧?”小胖又对照着表格核对了一遍,发现还是这样,又回答了是。大嘴怪还问:“不管是哪一种分法,总有一个抽屉里放了2个或2个以上的苹果吧?”小胖有点吃不准,但在仔细核对后,又回答了是。大嘴怪继续问:“不管是哪一种分法,总有一个抽屉里放了3个或3个以上的苹果吧?”小胖心想这怎么还没完没了了呢,但不敢不回答,仔细检查过后他发现有两种情况不符合大嘴怪说的这个情况。
怪嘴,呃,不对,抽屉神说:“好的,苹果的个数是3,抽屉的个数是2。然后我们可以说,不管你怎么放,一个抽屉里总会有两个或更多的苹果。”
孩子们,看,这是“一个抽屉里总会有两个或更多苹果”的最终结论。这是鸽子洞原理中最令人费解却又最重要的数学量。让我们把抽屉数、苹果数和结论视为鸽子洞原理的三大法宝。无论什么样的鸽派原则话题,前前后后都围绕着这三大法宝。
很明显,结论是基于苹果和抽屉的数量得出的,但是如果苹果和抽屉的数量发生变化呢?你不能总是列出表格吗?有没有更简洁的方法?
肯定有!
回顾大嘴怪和小胖的对话,把3个苹果放在2个抽屉里的时候,我们可以说,不管你用哪种方式放,一个抽屉里总会有0个或更多,1个或更多,2个或更多,但我们不能说3个或更多。结论中的数学量不是3。这是因为不可能永远如此。有些方法可以放,有些不可以。结论中的数学量不是0也不是1,虽然可以保证,但是没有意义。这是一句正确的废话,因为我们真正关心的是能保证的最大数(再大也不能保证),所以结论是2。
回顾我们班的推导过程,会发现鸽子洞原理其实是最有价值的问题。
最小的最大:在所有能确保的结论当中寻找最大的那个数。或最大的最小:从每一次分配方式中选出苹果最多的抽屉,然后将这些抽屉由大到小排队,结论就是其中最小的那个数。
生活中,我们常说“让马儿跑,少吃草。”这怎么可能呢?但在搁置原则中,我们只想“至少”和“确保”。怎么做?这就需要平均分配的思想!
举个简单的贼的例子:镇远大仙摘了10个人参果分给孙武空、猪八戒、沙僧(为什么没有唐僧?给他吃,他不吃),但是要求得到人参果最多的人尽量少得到人参果。我该怎么办?
学过奥数最大值问题的孩子一定知道:当然是平均分布(对应“两极分化”最大值的思想),10/3=3...1,每人分3块,还剩一块。谁得到这个谁就得到最大数量的人参果,在所有的分配方式中,这个最大数量(4个)是最大数量中最小的一个。前面那句话是不是有点混乱?换个说法吧:把10个人参果分给三个人。不管怎么分,一个人总会得到四个甚至更多的人参果。换句话说,一个人总会得到至少四个人参果。
哈哈,熟悉鸽子洞原理的同学一下子乐了。这不就是鸽笼原理的结论吗?是的,鸽笼原则本质上就是平均分配。有各种各样的方法把N个苹果放在m个抽屉里,但是如果苹果被平均分配到每个抽屉里,假设N/m=k...r,即每个抽屉可以放k个苹果,剩余r个苹果。很明显,这些R个苹果是要放在抽屉里的(但是一个抽屉里放一个是不够的,因为R<>
所以,如果你能彻底理解平均分配的思想,你就能更好地理解鸽子笼原理。当然,你也可以背下公式:
从“苹果数量/抽屉数量=k”的余数来判断...r”,如果r不为0,总有一个抽屉,里面至少有k 1个苹果;如果r为0(即没有余数),那么总有一个抽屉,里面至少有k个苹果。
然而,就像一头吞下人参果的猪,你根本感受不到数学的美妙滋味!