抽屜定理

抽屜原理的一種更一般的表述為: “把多於kn個東西任意分放進n個空抽屜(k是正整數),那么一定有一個抽屜中放進了至少k+1個東西。” 利用上述原理容易證明:“任意7個整數中,至少有3個數的兩兩之差是3的倍數。”因為任一整數除以3時餘數只有0、1、2三種可能,所以7個整數中至少有3個數除以3所得餘數相同,即它們兩兩之差是3的倍數。

基本介紹

  • 中文名抽屜定理
  • 原理引出:抽屜原理和六人集會問題
  • 套用實例:m個蘋果放入n(n<m)個抽屜
  • 性質:定理
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套用實例

其中:
1、k=m/n, (當n能整除m時)
2、k=[m/n]+1,(當n不能整除m時)([m/n]表示不大於m/n的最大整數,亦即m/n的整數部分)
原理三:把無窮多個蘋果放入有限個抽屜里,則一定有一個抽屜里含有無窮多個蘋果。

原理引出

抽屜原理和六人集會問題
“任意367個人中,必有生日相同的人。”
“從任意5雙手套中任取6隻,其中至少有2隻恰為一雙手套。”
“從數1,2,...,10中任取6個數,其中至少有2個數為奇偶性不同。”
大家都會認為上面所述結論是正確的。這些結論是依據什麼原理得出的呢?這個原理叫做抽屜原理。它的內容可以用形象的語言表述為:
“把m個東西任意分放進n個空抽屜里(m>n),那么一定有一個抽屜中放進了至少2個東西。”
在上面的第一個結論中,由於一年最多有366天,因此在367人中至少有2人出生在同月同日。這相當於把367個東西放入366個抽屜,至少有2個東西在同一抽屜里。在第二個結論中,不妨想像將5雙手套分別編號,即號碼為1,2,...,5的手套各有兩隻,同號的兩隻是一雙。任取6隻手套,它們的編號至多有5種,因此其中至少有兩隻的號碼相同。這相當於把6個東西放入5個抽屜,至少有2個東西在同一抽屜里。

衍生表述

如果問題所討論的對象有無限多個,抽屜原理還有另一種表述:
“把無限多個東西任意分放進n個空抽屜(n是自然數),那么一定有一個抽屜中放進了無限多個東西。”

套用實例

抽屜原理的內容簡明樸素,易於接受,它在數學問題中有重要的作用。許多有關存在性的證明都可用它來解決。
1958年6/7月號的《美國數學月刊》上有這樣一道題目:
“證明在任意6個人的集會上,或者有3個人以前彼此相識,或者有三個人以前彼此不相識。”
這個問題可以用如下方法簡單明了地證出:
在平面上用6個點A、B、C、D、E、F分別代表參加集會的任意6個人。如果兩人以前彼此認識,那么就在代表他們的兩點間連成一條紅線;否則連一條藍線。考慮A點與其餘各點間的5條連線AB,AC,...,AF,它們的顏色不超過2種。根據抽屜原理可知其中至少有3條連線同色,不妨設AB,AC,AD同為紅色。如果BC,BD,CD3條連線中有一條(不妨設為BC)也為紅色,那么三角形ABC即一個紅色三角形,A、B、C代表的3個人以前彼此相識:如果BC、BD、CD3條連線全為藍色,那么三角形BCD即一個藍色三角形,B、C、D代表的3個人以前彼此不相識。不論哪種情形發生,都符合問題的結論。
六人集會問題是組合數學中著名的拉姆塞定理的一個最簡單的特例,這個簡單問題的證明思想可用來得出另外一些深入的結論。這些結論構成了組合數學中的重要內容-----拉姆塞理論。從六人集會問題的證明中,我們又一次看到了抽屜原理的套用。
把m個東西任意分放進n個空抽屜里(m>n),那么一定有一個抽屜中放進了至少2個東西。”

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