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正文內(nèi)容

第二十講-容斥原理(更新版)

  

【正文】 或5整除的數(shù)共有多少個(gè)?不能被3或5整除的數(shù)共有多少個(gè)?[分析]顯然,這是一個(gè)重復(fù)計(jì)數(shù)問(wèn)題(當(dāng)然,如果不怕麻煩你可以分別去數(shù)3的倍數(shù),5的倍數(shù))。只有兩次達(dá)到優(yōu)秀的有多少人? [分析]“每人至少有一次達(dá)到優(yōu)秀”說(shuō)明沒有三次都沒達(dá)到優(yōu)秀的。老師告訴同學(xué)既參加數(shù)學(xué)小組又參加語(yǔ)文小組的有8人,既參加數(shù)學(xué)又參加英語(yǔ)和既參加英語(yǔ)又參加語(yǔ)文的人數(shù)均為質(zhì)數(shù),而三種全參加的只有1人,求既參加英語(yǔ)又參加數(shù)學(xué)小組的人數(shù)。那么有多少人沒穿西服,沒打領(lǐng)帶,并且沒穿黑皮鞋?[例5]某校六年級(jí)二班有49人參加了數(shù)學(xué)、英語(yǔ)、語(yǔ)文學(xué)習(xí)小組,其中數(shù)學(xué)有30人參加,英語(yǔ)有20人參加,語(yǔ)文小組有10人。而參加了跳類項(xiàng)目的人數(shù),又可以分為參加了跑的和沒參加跑的,后者就是只參加了跳和投擲的人數(shù),前者就是參加了跑和跳的人數(shù)。被2整除的數(shù)有10個(gè),被3整除的數(shù)有9個(gè),被5整除的數(shù)有6個(gè)。但是我們可以假設(shè)出三科都得滿分的人數(shù),再利用包含原則,即三科都得滿分的人數(shù)不能小于0,也不能超過(guò)某兩科得滿分的人數(shù),從而確定了三科都滿分的人數(shù)的一個(gè)范圍,再代入全班人數(shù)的計(jì)算式子,便可得出最多的人數(shù)與最少的人數(shù)。那么這次交流會(huì)一共有多少人參與?[例3] 某班同學(xué)參加升學(xué)考試,得滿分的人數(shù)如下:數(shù)學(xué)20人,語(yǔ)文20人,英語(yǔ)20人,數(shù)學(xué)、英語(yǔ)兩科滿分者8人,數(shù)學(xué)、語(yǔ)文兩科滿分者7人,語(yǔ)文、英語(yǔ)兩科滿分者9人,三科都沒得滿分者3人。只要同學(xué)們能夠明白每一種人的數(shù)量應(yīng)該填在哪個(gè)空位里,題目就變得非常容易了。[舉一反三]某班學(xué)生每人家里至少有空調(diào)和電腦兩種電器中的一種,已知家中有空調(diào)的有41人,有電腦的有34人,二者都有的有27人,這個(gè)班有學(xué)生多少人?六年級(jí)共有96人,兩種刊物每人至少訂其中一種,有的人訂《少年報(bào)》,有的人訂《數(shù)學(xué)報(bào)》,兩種刊物都訂的有多少人?森林中住著很多動(dòng)物,據(jù)說(shuō)獅子大王派仙鶴去統(tǒng)計(jì)鳥的種數(shù),蝙蝠跑去說(shuō):“我有翅膀,我算鳥類。如果被計(jì)數(shù)的事物有A、B兩類,那么,具體公式為:A類或B類元素個(gè)數(shù)= A類元素個(gè)數(shù)+ B類元素個(gè)數(shù)—既是A類又是B類的元素個(gè)數(shù)。在計(jì)數(shù)時(shí),為了使重疊部分不被重復(fù)計(jì)算,人們研究出一種新的計(jì)數(shù)方法,這種方法的基本思想是:先不考慮重疊的情況,把包含于某內(nèi)容中的所有對(duì)象的數(shù)目先計(jì)算出來(lái),然后再把計(jì)數(shù)時(shí)重復(fù)計(jì)算的數(shù)目排斥出去,使得計(jì)算的結(jié)果既無(wú)遺漏又無(wú)重復(fù),這種計(jì)數(shù)的方法稱為容斥原理。但是,當(dāng)遇到復(fù)雜的問(wèn)題時(shí),圖形還是幫助我們理解和解決問(wèn)題的一個(gè)幫手。[評(píng)注]這道題目變成了三種事件,我們?nèi)匀豢梢杂脠D形來(lái)簡(jiǎn)單的描述。那么全班一共有多少人?3, 一次中、美、俄三方的學(xué)術(shù)交流會(huì)上,有28人會(huì)說(shuō)中文,有25人會(huì)說(shuō)英文,有20人會(huì)說(shuō)俄文,有13人會(huì)說(shuō)中文和英文,有10人會(huì)說(shuō)中文和俄文,有6人會(huì)說(shuō)英文和俄文,僅有大會(huì)組織者一人三種語(yǔ)言全會(huì)。[評(píng)注]這道題目里,我們不知道三科都得滿分者的人數(shù),也就無(wú)法直接用容斥原理來(lái)計(jì)算班里的總?cè)藬?shù)。那么這個(gè)公司最少有多少名員工,最多又有多少名呢?3, 小玉在黑板上寫下了一些數(shù),其中每個(gè)數(shù)都至少能被5之一整除。當(dāng)然,這道題目也可以這么想:只參加跑和投擲的,就是沒有參加跳的項(xiàng)目的人數(shù)。來(lái)的50人里穿西服、打領(lǐng)帶、穿黑皮鞋的各有20人,穿西服和黑皮鞋的有12人,穿黑皮鞋打領(lǐng)帶但是沒有穿西服的有6人。[舉一反三]1, 某校五年級(jí)三班有51人參加了數(shù)學(xué)、英語(yǔ)、語(yǔ)文學(xué)習(xí)小組,其中數(shù)學(xué)有30人參加,英語(yǔ)有20人參加,語(yǔ)文小組有20人。第一次達(dá)到優(yōu)秀的有10人,第二次達(dá)到優(yōu)秀的有13人,第三次達(dá)到優(yōu)秀的有15人,三次都達(dá)到優(yōu)秀的只有1人。其中14人參加數(shù)學(xué)競(jìng)賽,12人參加作文競(jìng)賽,10人參加自然競(jìng)賽,并且有4人參加數(shù)學(xué)作文兩科競(jìng)賽,有2人參加數(shù)學(xué)、自然兩科競(jìng)賽;只有1人三科競(jìng)賽都參加。5=200,能被5整除的數(shù)有200個(gè)。[舉一反三]在1到10000這10000個(gè)自然數(shù)中,即不能被8整除也不能被125整除的數(shù)有多少個(gè)?分母是1001的最簡(jiǎn)分?jǐn)?shù)一共有多少個(gè)?求在1~100的自然數(shù)中不是5的倍數(shù)也不是6的倍數(shù)的數(shù)有多少個(gè)?[例8]50名學(xué)生面向老師站成一行,按老師的口令從左往右依次報(bào)數(shù):3……50。但50247。報(bào)完后,老師讓所報(bào)數(shù)是3的倍數(shù)的同學(xué)向后轉(zhuǎn),接著又讓所報(bào)數(shù)是質(zhì)數(shù)的同學(xué)向后轉(zhuǎn)。若按將木棍分成10等份的刻度線鋸開,木棍有9條刻度線。問(wèn)它們蓋住的面積是多大? [本章小結(jié)]容斥原理說(shuō)簡(jiǎn)單點(diǎn),就是從多的往下減,減過(guò)頭了在加回來(lái),加多了再減,減多了再加……,最終得到正確結(jié)果。其中手中有紅、黃、藍(lán)三種球的有6
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