小学数学:最不利原则例题解答
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第五单元数学广角——鸽巢问题(抽屉原理)一、最不利原则:为了保证能完成一件事情,需要考虑在最倒霉(最不利)的情况下,如何能达到目标。
二、抽屉原理:形式1:把n+1个苹果放到n个抽屉中,一定有2个苹果放在一个抽屉里;形式2:把m×n+1个苹果放到n个抽屉中,一定有m+1个苹果放在一个抽屉里。
模块一抽屉原理【例题1】把3个苹果放到两个抽屉中,有()种放法。
【练习1】把4支铅笔放进3个笔筒中,有()种放法。
【例题2】把8个桃子放到7个果盘里,一定有一个果盘里至少放进了()桃子。
【练习2】把7本书放进6个抽屉,不管怎么放,总有一个抽屉里至少放进()本书。
【例题3】五年级一班有28个学生,保证至少有几个同学在同一个月出生?【练习3】在任意25个人中,至少有几个人的星座相同?【例题4】把25个玻璃球最多放进几个盒子里,才能保证至少有一个盒子里有5个玻璃球?【练习4】把17本书最多放到()个空书架上,才能保证至少有一个书架上有5本书。
【例题5】平安路小学组织862名同学去参观甲、乙、丙3处景点。
规定每名同学至少参观一处,最多可以参观两处,至少有多少名同学参观的景点相同?【练习5】中国奥运代表团的173名运动员到超市买饮料,已知超市有可乐、雪碧、芬达、橙汁、味全和矿泉水6种饮料,每人各买两种不同的饮料,那么至少多少人买的饮料完全相同?【例题6】国庆嘉年华共有5项游艺活动,每个学生至多参加2项,至少参加1项。
那么至少有多少个学生,才能保证至少有4个人参加的活动完成相同?【练习6】桂苑小学六年级每名学生都订阅了《数学小灵通》、《小学生作文》、《英语天地》、《科学画报》这4种报刊中的2种,他们当中至少有34名学生订阅的报刊种类相同。
你知道桂苑小学六年级至少有多少名学生吗?【例题7】从1,2,3,……,21这些自然数中,最多可以取出多少个数,使得其中每两个数的差都不等于4?【练习7】1至70这70个自然数中,最多可以取出多少个数,使得其中每两个数的差都不等于6?【例题8】从1,4,7,10,……37,40这14个自然数,至少任取多少个数才能保证其中至少有2个数的和是41?【练习8】从1到50这50个自然数中,至少选出多少个数,才能保证其中一定有两个数的和是50?【例题9】从1到100这100个自然数中,至少选出多少个数才能保证其中一定有两个数的和是7的倍数?如果要保证是6的倍数呢?【练习9】从1至99这99个自然数中任意取出一些数,要保证其中一定有两个数的和是5的倍数,至少要取多少个?【例题10】某省有4千万人口,每个人的头发根数不超过15万根,那么该省中至少有多少人的头发根数一样多?【练习10】49名同学共同参加体操表演,其中最小的8岁,最大的11岁。
最不利原则【知识点】1、当问题中出现“保证”二字,就要求我们必须利用“最不利”原则分析问题。
最不利原则就是从“极端倒霉”的情况考虑问题,将所有不利的情况都考虑进来。
才能达到“保证”目的。
2、要求:从最不利的条件开始分析;考虑所有最坏的可能。
例题1:一个盒子中装有10个黑球、6个白球和4个红球,一次至少取出多少个球才能保证其中有白球?【答案】15个【分析】最不利的情况是每次取出的都是黑球或红球,就是没有白球。
这时取了10个黑球和4个红球。
然后第15个球就必然能取到白球。
所以一次至少取出10+4+1=15(个)球。
例题2:泡泡糖出售机内有各种颜色的糖,有红色糖10颗、白色糖15颗、蓝色糖16颗、黄色糖20颗,紫色糖3颗。
如果投入1元钱钱币可得到1颗糖,那么至少投入多少元钱,就可以保证得到5颗颜色相同的糖?【答案】20元【分析】要想保证有5颗颜色相同的糖,根据最不利原则,先把数量不够5的得到。
然后让剩下4种颜色的糖都各得到了4颗,那么再任意得到一颗糖就能达到“保证有5颗颜色相同的糖”,算式:3+4×4+1=20(元),至少投20元钱。
例题3:一个布袋里有大小相同、颜色不同的一些木球,其中红色的有10个,黄色的有8个,蓝色的有3个,绿色的有1个。
请问:(1)一次至少要取出多少个球,才能保证取出的球至少有3种颜色?(2)一次至少要取出多少个球,才能保证其中必有红色球和黄色球?【答案】(1)19(2)15【分析】(1)要使取出的球至少有3种颜色,最不利的情况是尽量多的取出其中某2种颜色的球,且这2种球的数量要最多。
显然红球和黄球最多,全都取出共有10+8=18个球,此时再多取1个球,就可以保证至少有3种颜色,因此取19个球即可。
(2)要使取出的球中必有红球和黄球,最不利的情况首先是蓝色和绿色的球都取出,然后红色和黄色的其中一种颜色的球都取出(选最多)。
算式:3+1+10+1=15个球。
例题4:一个布袋里有大小相同、颜色不同的一些木球,其中红色的有10个,黄色的有8个,蓝色的有3个,绿色的有1个。
奥数知识十一——最不利原则最不利原则在日常生活和生产中,我们常常会遇到求最大值或最小值的问题,解答这类问题,常常需要从最不利的情况出发分析问题,这就是最不利原则。
下面通过具体例子说明最不利原则以及它的应用。
例1:口袋里有同样大小和同样质地的红、黄、蓝三种颜色的小球各20个。
问:一次最少摸出几个球,才能保证至少有4个小球颜色相同?分析与解:如果碰巧一次取出的4个小球的颜色都相同,就回答是“4”,那么显然不对,因为摸出的4个小球的颜色也可能不相同。
回答是“4”是从最“有利”的情况考虑的,但为了“保证至少有4个小球颜色相同”,就要从最“不利”的情况考虑。
如果最不利的情况都满足题目要求,那么其它情况必然也能满足题目要求。
“最不利”的情况是什么呢?那就是我们摸出3个红球、3个黄球和3个蓝球,此时三种颜色的球都是3个,却无4个球同色。
这样摸出的9个球是“最不利”的情形。
这时再摸出一个球,无论是红、黄或蓝色,都能保证有4个小球颜色相同。
所以回答应是最少摸出10个球。
由例1看出,最不利原则就是从“极端糟糕”的情况考虑问题。
如果例1的问题是“最少摸出几个球就可能有4个球颜色相同”,那么我们就可以根据最有利的情况回答“4个”。
现在的问题是“要保证有4个小球的颜色相同”,这“保证”二字就要求我们必须从最不利的情况分析问题。
例2:口袋里有同样大小和同样质地的红、黄、蓝三种颜色的小球共18个。
其中红球3个、黄球5个、蓝球10个。
现在一次从中任意取出n个,为保证这n个小球至少有5个同色,n的最小值是多少?分析与解:与例1类似,也要从“最不利”的情况考虑。
最不利的情况是取了3个红球、4个黄球和4个蓝球,共11个。
此时袋中只剩下黄球和蓝球,所以再取一个球,无论是黄球还是蓝球,都可以保证有5个球颜色相同。
因此所求的最小值是12。
例3:一排椅子只有15个座位,部分座位已有人就座,乐乐来后一看,他无论坐在哪个座位,都将与已就座的人相邻。
最不利原则【例题1】老师们为三~八年级准备决赛试题.每个年级12道题,并且至少有8道题与其他各年级都不同.如果每道题出现在不同年级,最多只能出现3次.本届活动至少要准备道决赛试题.每个年级都有自己8道题目,然后可以三至五年级共用4道题目,六到八年级共用4道题目,总共有8×6+4×2=56(道)题目.【巩固】有一个布袋中有5种不同颜色的球,每种都有20个,问:一次至少要取出多少个小球,才能保证其中至少有3个小球的颜色相同?5种颜色看作5个抽屉,要保证一个抽屉中至少有3个苹果,最“坏”的情况是每个抽屉里有2 个“苹果”,共有:5×2=10个,再取1个就能满足要求,所以一次至少要取出11个小球,才能保证其中至少有3个小球的颜色相同【例题2】有一个布袋中有40个相同的小球,其中编上号码1、2、3、4的各有10个,问:一次至少要取出多少个小球,才能保证其中至少有3个小球的号码相同?将1、2、3、4四种号码看作4个抽屉,要保证一个抽屉中至少有3个苹果,最“坏”的情况是每个抽屉里有2个“苹果”,共有:4×2=8(个),再取1个就能满足要求,所以一次至少要取出9个小球,才能保证其中至少有3个小球的号码相同.【巩固】有红、黄、白三种颜色的小球各10个,混合放在一个布袋中,一次至少摸出个,才能保证有5个小球是同色的?根据最不利原则,至少需要摸出4×3+1=13(个).【例题3】黑色、白色、黄色的筷子各有8根,混杂地放在一起,黑暗中想从这些筷子中取出颜色不同的两双筷子。
问至少要取多少根才能保证达到要求?根据最不利原则,至少取9根筷子就能保证有一双颜色不同,我们把颜色不同那双筷子取出,再补2只筷子,就能又保证一双颜色不同筷子,所以取出11根筷子就得到颜色不同的两双筷子.【巩固】有形状、长短都完全一样的红筷子、黑筷子、白筷子、黄筷子、紫筷子和花筷子各25根。
在黑暗中至少应摸出_____根筷子,才能保证摸出的筷子至少有8双(每两根花筷子或两根同色的筷子为一双)。
专题十二最不利原则在国内外数学竞赛中,常出现一些在自然数范围内变化的量的最值问题,我们称之为离散最值问题。
解决这类非常规问题,尚无统一的方法,对不同的题目要用不同的策略和方法,就具体的题目而言,大致可从以下几个方面着手:1.着眼于极端情形;2.分析推理——确定最值;3.枚举比较——确定最值;4.估计并构造。
常常需要从最不利的情况出发分析问题,这就是最不利原则。
例1口袋里有同样大小和同样质地的红、黄、蓝三种颜色的小球各20个。
问:一次最少摸出几个球,才能保证至少有4个小球颜色相同?分析与解答:如果碰巧,可能你一次取出的4个小球的颜色都相同。
但显然,仅仅摸出4个小球,并不能保证它们的颜色相同,因为它们的颜色也可能不相同。
因此,为了“保证至少有4个小球颜色相同”,我们就要从最“不利”的情况出发来考虑。
如果最不利的情况都满足题目要求,那么其它情况必然也能满足题目要求。
“最不利”的情况是什么呢?它就是我们俗话说的运气最差的情况,实际总是与所希望的相反。
那么,在这里,什么样的情况最“惨”呢?那就是我们摸出了3个红球、3个黄球和3个蓝球,此时三种颜色的球都是3个,却无4个球同色。
为什么说这就是最不利的了呢?因为这时我们接着再摸出一个球的话,无论是红色还是黄色或者蓝色,都能保证有4个小球颜色相同。
所以,一次最少摸出10个球,才能保证至少有4个小球颜色相同。
由此我们看到了,最不利原则就是从“极端糟糕”、从“运气最差”的角度来考虑问题。
什么样的情况我们要用最不利原则来考虑呢?那就是题目中出现要“保证……”时,这“保证”二字就要求我们必须从最不利的情况去分析问题。
例2 口袋里有同样大小和同样质地的红、黄、蓝三种颜色的小球共18个。
其中红球3个、黄球5个、蓝球10个。
现在一次从中任意取出几个,为保证这几个小球至少有5个同色,那么最少要取多少个?分析与解答:与上例类似,这也要从“最不利”的情况考虑。
最不利的情况是什么呢?是取了3个红球、4个黄球和4个蓝球,共11个。
四年级数学思维训练:最不利原则
四年级数学思维训练:最不利原则编者的话:这道试题是由知名数学教师总结出来的四年级奥数题型的一个具有代表性的试题,供大家参考,希望对大家有所帮助!
四年级奥数题基础第二十八讲:最不利原则
在日常生活和生产中,我们常常会遇到求最大值或最小值的问题,解答这类问题,常常需要从最不利的情况出发分析问题,这就是最不利原则。
下面通过具体例子说明最不利原则以及它的应用。
例1口袋里有同样大小和同样质地的红、黄、蓝三种颜色的小球各20个。
问:一次最少摸出几个球,才能保证至少有4个小球颜色相同?
分析与解:如果碰巧一次取出的4个小球的颜色都相同,就回答是“4”,那么显然不对,因为摸出的4个小球的颜色也可能不相同。
回答是“4”是从最“有利”的情况考虑的,但为了“保证至少有4个小球颜色相同”,就要从最“不利”的情况考虑。
如果最不利的情况都满足题目要求,那么其它情况必然也能满足题目要求。
“最不利”的情况是什么呢?那就是我们摸出3个红球、3
个黄球和3个蓝球,此时三种颜色的球都是3个,却无4个球同色。
这样摸出的9个球是“最不利”的情形。
这时再摸出一个球,无论是红、黄或蓝色,都能保证有4个小球颜色
的人就必然与2号位或5号位的人相邻。
根据这一想法,让2号位、5号位、8号位、11号位、14号位都有人就座,也就是说,预先让这5个座位有人就座,那么乐乐无论坐在哪个座位,必将与已就座的人相邻。
因此所求的答案为5人。
4、最不利原则一
1、袋子里有红色的球3个,黄色的球5个,蓝色的球6个,绿色的球8个,那么一次至少拿_______个球,才能保证一定有蓝色的球.
1 (10分)
2、盘子里有一些饺子,韭菜味的5个,牛肉味的8个,辣椒味的6个.那么至少吃________个饺子,才能保证一定能吃到3个口味一样的饺子.
1 (10分)
3、袋子里有4种硬币:金币、银币、铜币、乐币,每种硬币都有很多,那么一次至少拿_______枚,才能保证其中一定有5枚是同一种类型的硬币.
4、袋子里有红色的球3个,黄色的球5个,蓝色的球6个,绿色的球8个,那么一次至少拿_______个球,才能保证一定有黄色的球.
5、盘子里有一些饺子,韭菜味的5个,牛肉味的8个,辣椒味的6个.那么至少吃________个饺子,才能保证一定能吃到2个口味一样的饺子.
6、袋子里有4种硬币:金币、银币、铜币、乐币,每种硬币都有很多,那么一次至少拿_________枚,才能保证其中一定有3枚相同类型的硬币.
7、袋子里有红色的球3个,黄色的球5个,蓝色的球6个,绿色的球8个,那么一次至少拿_______个球,才能保证一定有绿色的球.
8、盘子里有一些饺子,韭菜味的5个,牛肉味的8个,辣椒味的6个.那么至少吃________个饺子,才能保证一定能吃到4个口味一样的饺子.。
最不利原则例题解答
在日常生活和生产中,我们常常会遇到求最大值或最小值的问题,解答这类问题,常常需要从最不利的情况出发分析问题,这就是最不利原则。
下面通过具体例子说明最不利原则以及它的应用。
例1:口袋里有同样大小和同样质地的红、黄、蓝三种颜色的小球各20个。
问:一次最少摸出几个球,才能保证至少有4个小球颜色相同?
分析与解:如果碰巧一次取出的4个小球的颜色都相同,就回答是“4”,那么显然不对,因为摸出的4个小球的颜色也可能不相同。
回答是“4”是从最“有利”的情况考虑的,但为了“保证至少有4个小球颜色相同”,就要从最“不利”的情况考虑。
如果最不利的情况都满足题目要求,那么其它情况必然也能满足题目要求。
“最不利”的情况是什么呢?那就是我们摸出3个红球、3个黄球和3个蓝球,此时三种颜色的球都是3个,却无4个球同色。
这样摸出的9个球是“最不利”的情形。
这时再摸出一个球,无论是红、黄或蓝色,都能保证有4个小球颜色相同。
所以回答应是最少摸出10个球。
由例1看出,最不利原则就是从“极端糟糕”的情况考虑问题。
如果例1的问题是“最少摸出几个球就可能有4个球颜色相同”,那么我们就可以根据最有利的情况回答“4个”。
现在的问题是“要保证有4个小球的颜色相同”,这“保证”二字就要求我们必须从最不利的情况分析问题。
例2口袋里有同样大小和同样质地的红、黄、蓝三种颜色的小球共18个。
其中红球3个、黄球5个、蓝球10个。
现在一次从中任意取出n个,为保证这n个小球至少有5个同色,n的最小值是多少?
分析与解:与例1类似,也要从“最不利”的情况考虑。
最不利的情况是取了3个红球、4个黄球和4个蓝球,共11个。
此时袋中只剩下黄球和蓝球,所以再取一个球,无论是黄球还是蓝球,都可以保证有5个球颜色相同。
因此所求的最小值是12。
例3一排椅子只有15个座位,部分座位已有人就座,乐乐来后一看,他无论坐在哪个座位,都将与已就座的人相邻。
问:在乐乐之前已就座的最少有几人?
分析与解:将15个座位顺次编为1~15号。
如果2号位、5号位已有人就座,那么就座1号位、3号位、4号位、6号位的人就必然与2号位或5号位的人相邻。
根据这一想法,让2号位、5号位、8号位、11号位、14号位都有人就座,也就是说,预先让这5个座位有人就座,那么乐乐无论坐在哪个座位,必将与已就座的人相邻。
因此所求的答案为5人。
例4一把钥匙只能开一把锁,现有10把钥匙和10把锁,最少要试验多少次就一定能使全部的钥匙和锁相匹配?
分析与解:从最不利的情形考虑。
用10把钥匙依次去试第一把锁,最不利的情况是试验了9次,前8次都没打开,第9次无论打开或没打开,都能确定与这把锁相匹配的钥匙(若没打开,则第10把钥匙与这把锁相匹配)。
同理,第二把锁试验8次……第九把锁只需试验1次,第十把锁不用再试(为什么?)。
共要试验
9+8+7+…+2+1=45(次)。
所以,最少试验45次就一定能使全部的钥匙和锁相匹配。
例5在一副扑克牌中,最少要取出多少张,才能保证取出的牌中四种花色都有?
分析与解:一副扑克牌有大、小王牌各1张,“红桃”、“黑桃”、“方块”、“梅花”四种花色各13张,共计有54张牌。
最不利的情形是:取出四种花色中的三种花色的牌各13张,再加上2张王牌。
这41张牌中没有四种花色。
剩下的正好是另一种花色的13张牌,再抽1张,四种花色都有了。
因此最少要拿出42张牌,才能保证四种花色都有。
例6若干箱货物总重19.5吨,每箱重量不超过353千克,今有载重量为1.5吨的汽车,至少需要多少辆,才能确保这批货物一次全部运走?
分析与解:汽车的载重量是1.5吨。
如果每箱的重量是300千克(或1500的小于353的约数),那么每辆汽车都是满载,即运了1.5吨货物。
这是最有利的情况,此时需要汽车
19.5÷1.5=13(辆)。
如果装箱的情况不能使汽车满载,那么13辆汽车就不能把这批货物一次运走。
为了确保把这批货物一次运走,需要从最不利的装箱情况来考虑。
最不利的情况就是使每辆车运得尽量少,即空载最多。
因为353×4<1500,所以每辆车至少装4箱。
每箱300千克,每车能装5箱。
如果每箱比300千克略多一点,比如301千克,那么每车就只能装4箱了。
此时,每车载重
301×4=1204(千克),
空载1500-1204=296(千克)。
注意,这就是前面所说的“最不利的情况”。
19500÷1204=16……236,也就是说,19.5吨货物按最不利的情况,装16车后余236千克,因为每辆车空载296千克,所以余下的236千克可以装在任意一辆车中。
综上所述,16辆车可确保将这批货物一次运走。
抽屉原理的一般表述
我们知道,把3个苹果随意放进两个抽屉里,至少有一个抽屉里有两上或两个以上的苹果.如果把5个苹果放进两个抽屉里,上述结果当然还能成立.能不能有更强一点的结果呢?我们发现把5个苹果往两个抽屉里放,即使每个抽屉都放2个还剩1个苹果,这个苹果无论放到哪个抽屉里都会出现有一个抽屉里有3个苹果.同样,如果苹果个数变为7个,那么就可以保证有一个抽屉里至少有4个苹果了。
这里有什么规律呢?
先将苹果平均分到各个抽屉里,如果至少还余1个苹果,那么多余的苹果无论再放入哪个抽屉中都可以保证至少有一个抽屉里有(商+1)个(或更多的)苹果。
这样,可得到下述加强的抽屉原理:
把多于m×n个苹果随意放进n个抽屉里,那么至少有一个抽屉里有(m+1)个或(m+1)个以上的苹果。
例1 ①求证:任意25个人中,至少有3个人的属相相同.②要想保证至少有5个人的属相相同,但不能保证有6个人属相相同,那么人的总数应在什么范围内?
分析与解答①把12种属相看作12个抽屉。
因为25÷12=2…1,
所以,根据抽屉原理,至少有3个人的属相相同。
②要保证有5个人的属相相同,总人数最少为:
4×12+1=49(人)。
不能保证有6个人属相相同的最多人数为:
5×12=60(人)。
所以,总人数应在49人到60人的范围内。
例2 放体育用品的仓库里有许多足球、排球和篮球.有66名同学来仓库拿球,要求每人至少拿1个球,至多拿2个球.问:至少有多少名同学所拿的球种类是完全一样的?
分析与解答拿球的配组方式有以下9种:
{足},{排},{篮},{足,足},{排,排},{篮,篮},{足,排},{足,篮},{排,篮}。
把这9种配组方式看作9个抽屉。
因为66÷9=7…3,
所以至少有7+1=8(名)同学所拿的球的种类是完全一样的。
例3 一副扑克牌,共54张,问:至少从中摸出多少张牌才能保证①至少有5张牌的花色相同;②四种花色的牌都有;③至少有3张牌是红桃。
分析与解答一副扑克牌有四种花色,每种花色各13张,另外还有两张王牌。
①为了“保证”5张牌花色相同,我们应从最“坏”的情况去分析,即先摸出了两张王牌.把四种花色看作4个抽屉,要想有5张牌属于同一抽屉,只需再摸出4×4+1=17(张),也就是共摸出19张牌.即至少摸出19张牌,才能保证其中有5张牌的花色相同。
②因为每种花色有13张牌.若考虑最“坏”的情况,即摸出了2张王牌和三种花色的所有牌共计13×3+2=41(张),这时,只需再摸一张即一共42张牌,就保证四种花色的牌都有了.即至少摸出42张牌才能保证四种花色的牌都有。
③最坏的情形是先摸出了2张王牌和方块、黑桃、梅花三种花色所有牌共计41张,只剩红桃牌.这时只需再摸3张,就保证有3张牌是红桃了.即至少摸出44张牌,才能保证其中至少有3张红桃牌。