李茂林(雅安中學(xué),四川 雅安 625000)
抽屜原理又名狄里克雷原理、鴿巢原理、鴿籠原理以及重疊原理等,抽屜原理既是組合數(shù)學(xué)中研究存在性問題的基本原理之一,也是非常規(guī)解題方法的重要類型之一,近年來在各類數(shù)學(xué)競(jìng)賽中也頻頻出現(xiàn)有關(guān)于抽屜原理的題目。
1986年,抽屜原理出現(xiàn)在了第一屆的奧林匹克數(shù)學(xué)競(jìng)賽試題中,此后,抽屜原理也時(shí)常出現(xiàn)在各類數(shù)學(xué)競(jìng)賽中,這就充分說明了抽屜原理在數(shù)學(xué)競(jìng)賽中的重要地位。
【例1】在長200米公路的一側(cè)種樹,不管怎么種,都要保證其中至少有兩棵樹距離不大于5米,問至少種幾棵樹? 解:200÷5+1=40+1=41(棵)
在這道題目里面,依據(jù)題目,構(gòu)造了滿足條件的40個(gè)抽屜,那么根據(jù)抽屜原理,只要放入大于40個(gè)物品,即種植超過40棵即可。
【例2】從1,2,3,…,1988,1989這些自然數(shù)中,最多可以取出多少個(gè)數(shù),使得其中每?jī)蓚€(gè)數(shù)的差不等于4?
解:1,2,3,4,9,10,1l,12,17,18,19,20,25,…,
這些數(shù)中任何兩個(gè)數(shù)的差都不為4,這些數(shù)是每8個(gè)連續(xù)的數(shù)中選取前4個(gè)連續(xù)的數(shù).
有1989÷8=248……5,所以最多可以選248×4+4=996個(gè)數(shù)。
在這道題目中,物品有1989個(gè),根據(jù)要求將其分成了249個(gè)抽屜,每個(gè)抽屜里面取個(gè)數(shù),問題得解。
【例3】在邊長為a的正方形內(nèi),任意放置5個(gè)點(diǎn),試證明必有兩個(gè)點(diǎn)之間的距離不大于
∴依據(jù)抽屜原理,將5個(gè)點(diǎn)放入大正方形時(shí),必有一個(gè)小正方形至少有兩個(gè)點(diǎn),并且兩點(diǎn)之間的距離不大于
反思:同樣是將正方形分為4個(gè)部分,不正確?
本文通過對(duì)抽屜原理的概念、形式、抽屜原理在數(shù)學(xué)競(jìng)賽中應(yīng)用的研究,可以得到以下啟發(fā)及結(jié)論:
1、抽屜原理有多種表達(dá)形式,解題時(shí)要根據(jù)實(shí)際情況來選擇。
2、抽屜的構(gòu)造在整個(gè)解題過程中占據(jù)了非常重要的位置,需要多加注意。
3、當(dāng)一個(gè)問題可以用多種方式解決時(shí),不光要看哪種方式更適合,更要對(duì)各種形式進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼希袝r(shí),將兩種甚至多種方式結(jié)合起來往往是最容易解決問題的方法。