來源:網(wǎng)絡(luò) 作者:匿名 2009-11-30 16:07:19
“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只,其中至少有2只恰為一雙手套。”
“從數(shù)1,2,...,10中任取6個數(shù),其中至少有2個數(shù)為奇偶性不同。”
......
大家都會認為上面所述結(jié)論是正確的。這些結(jié)論是依據(jù)什么原理得出的呢?這個原理叫做抽屜原理。它的內(nèi)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(jié)論中,由于一年最多有366天,因此在367人中至少有2人出生在同月同日。這相當于把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(jié)論中,不妨想象將5雙手套分別編號,即號碼為1,2,...,5的手套各有兩只,同號的兩只是一雙。任取6只手套,它們的編號至多有5種,因此其中至少有兩只的號碼相同。這相當于把6個東西放入5個抽屜,至少有2個東西在同一抽屜里。
抽屜原理的一種更一般的表述為:
“把多于kn個東西任意分放進n個空抽屜(k是正整數(shù)),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(shù)中,至少有3個數(shù)的兩兩之差是3的倍數(shù)。”因為任一整數(shù)除以3時余數(shù)只有0、1、2三種可能,所以7個整數(shù)中至少有3個數(shù)除以3所得余數(shù)相同,即它們兩兩之差是3的倍數(shù)。
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(shù)),那么一定有一個抽屜中放進了無限多個東西。”
抽屜原理的內(nèi)容簡明樸素,易于接受,它在數(shù)學問題中有重要的作用。許多有關(guān)存在性的證明都可用它來解決。
1958年6/7月號的《美國數(shù)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?紤]A點與其余各點間的5條連線AB,AC,...,AF,它們的顏色不超過2種。根據(jù)抽屜原理可知其中至少有3條連線同色,不妨設(shè)AB,AC,AD同為紅色。如果BC,BD,CD3條連線中有一條(不妨設(shè)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(fā)生,都符合問題的結(jié)論。
六人集會問題是組合數(shù)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(jié)論。這些結(jié)論構(gòu)成了組合數(shù)學中的重要內(nèi)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應(yīng)用。
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