小升初奧數(shù)之容斥與染色
來源:奧數(shù)網(wǎng)整理 2011-08-09 14:29:21
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染色問題基本解法:
三面涂色和頂點(diǎn)有關(guān) 8個(gè)頂點(diǎn)。
兩面染色和棱長有關(guān)。即新棱長(棱長-2)×12
一面染色和表面積有關(guān)。同樣用新棱長計(jì)算表面積公式(棱長-2)×(棱長-2)×6
0面染色和體積有關(guān)。用新棱長計(jì)算體積公式(棱長-2)×(棱長-2)×(棱長-2)
長方體的解法和立方體同理,即計(jì)算各種公式前長、寬、高都要先減2再利用公式計(jì)算。
容斥原理:
在計(jì)數(shù)時(shí),必須注意無一重復(fù),無一遺漏。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,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)果既無遺漏又無重復(fù),這種計(jì)數(shù)的方法稱為容斥原理。
(1)如果被計(jì)數(shù)的事物有A、B兩類,那么,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))。
(2)如果被計(jì)數(shù)的事物有A、B、C三類,那么,A類或B類或C類元素個(gè)數(shù)= A類元素個(gè)數(shù)+B類元素個(gè)數(shù)+C類元素個(gè)數(shù)-既是A類又是B類的元素個(gè)數(shù)(既是A類又是C類的元素個(gè)數(shù)-既是B類又是C類的元素個(gè)數(shù)+既是A類又是B類而且是C類的元素個(gè)數(shù))。
容斥與染色問題例題:
1. 某班有40人,其中有33人會(huì)中國象棋,28人會(huì)國際象棋,36人會(huì)圍棋。這個(gè)班至少有多少人三種都會(huì)?
解:∵總?cè)藬?shù)為40,其中有33人會(huì)中國象棋,28人會(huì)國際象棋,36人會(huì)圍棋。∴有8人不會(huì)中國象棋,12人不會(huì)國際象棋,4人不會(huì)為其,共計(jì)24人。
∴有40-24=16人什么都會(huì)。
2. 某班有46人,其中有40人會(huì)騎車,38人會(huì)打乒乓球,35人會(huì)打羽毛球,27人會(huì)游泳,則這個(gè)班至少有多少入以上四項(xiàng)運(yùn)動(dòng)都會(huì)?
解:一共46人,有40人會(huì)騎車,所以就有46-40=6(人)不會(huì)騎車,同理有46-38=8(人)不會(huì)打乒乓球,有46-35=11(人)不會(huì)打羽毛球,有46-27=19(人)不會(huì)游泳。假設(shè)這個(gè)班每個(gè)人最多只有一項(xiàng)不會(huì),此時(shí)四項(xiàng)都會(huì)的人最少。即有6+8+11+19=44(人)不是4項(xiàng)運(yùn)動(dòng)都會(huì)。而4項(xiàng)都會(huì)的人是:46-44=2(人)
答:這個(gè)班至少有2人以上四項(xiàng)運(yùn)動(dòng)都會(huì)。
3.一批商品,每件是1×2×8的長方體,現(xiàn)在有一批現(xiàn)成的木箱,尺寸是12×12×12,試問,能不能用這樣的商品將木箱裝滿?
解:不能,因?yàn)?2除不盡8。
4. 有六個(gè)點(diǎn)a.b.c.d.e.f,其中沒有任何三點(diǎn)在同一條直線上,在每?jī)牲c(diǎn)間用線段連接,如果這些線段中每一段或者涂上白色或者涂上黑色,證明至少有一個(gè)三角形的三邊是同樣顏色
證明:從a看,它連接的五條線至少有三條同X(可能黑,可能白)色,這三條連著的三個(gè)點(diǎn)(假設(shè)是b.c.d,其實(shí)是等價(jià)的)中共有三條連線,若有一條為X色(假設(shè)端點(diǎn)b.c),則有同色三角a.b.c,若都不是X色,則有同色三角b.c.d。
5. 8×8的國際象棋棋盤能不能被剪成7個(gè)2×2的正方形和9個(gè)4×1的長方形?如果可以,請(qǐng)給出一種剪法;如果不行,請(qǐng)說明理由。
解:如下圖,對(duì)8×8的棋盤染色,則每一個(gè)4×1的長方形能蓋住2白2黑小方格,每一個(gè)2×2的正方形能蓋住1白3黑或3白1黑小方格。推知7個(gè)正方形蓋住的黑格總數(shù)是一個(gè)奇數(shù),但圖中的黑格數(shù)為32,是一個(gè)偶數(shù),故這種剪法是不存在的。
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