桌上有十个苹果,要把这十个苹果放到九个抽屉里,无论怎样放,我们会发现至少会有一个抽屉里面放两个苹果。这一现象就是我们所说的“抽屉原理”。
抽屉原理的一般含义为:“如果每个抽屉代表一个集合,每一个苹果就可以代表一个元素,假如有n+1或多于n+1个元素放到n个集合中去,其中必定至少有一个集合里有两个元素。” 抽屉原理有时也被称为鸽巢原理(“如果有五个鸽子笼,养鸽人养了6只鸽子,那么当鸽子飞回笼中后,至少有一个笼子中装有2只鸽子”)。它是组合数学中一个重要的原理。
第一抽屉原理
原理1:把多于n个的物体放到n个抽屉里,则至少有一个抽屉里的东西不少于两件。
[证明](反证法):如果每个抽屉至多只能放进一个物体,那么物体的总数至多是n,而不是题设的n k(k≥1),这不可能。
原理2:把多于mn(m乘以n)个的物体放到n个抽屉里,则至少有一个抽屉里有不少于m 1的物体。
[证明](反证法):若每个抽屉至多放进m个物体,那么n个抽屉至多放进mn个物体,与题设不符,故不可能。
原理3:把无穷多件物体放入n个抽屉,则至少有一个抽屉里 有无穷个物体。
实例演练
1.某班有个小书架,40个同学可以任意借阅,小书架上至少要有多少本书,才能保证至少有一个同学能借到两本或两本以上的书?
2.有黑色、白色、黄色的筷子各8根,混杂放在一起,黑暗中想从这些筷子之中取出颜色不同的两双筷子,至少要取出多少根才能保证达到要求?
3.一副扑克牌(大王、小王除外)有四种花色,每种花色有13张,从中任意抽牌,最少要抽几张,才能保证有四张牌是同一张花色的?