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二、用鸽巢原理解决实际问题

分数乘除法 · 六年级
先确认一下:这一关能不能学
先会这个
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 将多于 $n$ 个物体放入 $n$ 个抽屉,必有一个抽屉至少含 2 个物体。

从哪来 建立在核心概念、基础例题、知识深化、进阶层例题、竞赛拓展、竞赛例题之上。

为什么 本质是“有限资源”与“无限需求”的矛盾。若每个抽屉最多放 1 个物体,则 $n$ 个抽屉最多容纳 $n$ 个物体。当物体数超过 $n$,根据逻辑排中律,必然有至少一个抽屉被“溢出”,即至少放入 2 个物体。这是离散数学中“存在性”证明的最直观模型。

生活实例法
适合直观型/低抽象能力学生。 讲法:拿出 5 只袜子和 4 个抽屉。让学生尝试把袜子放进抽屉,要求每个抽屉最多放 1 只。学生会发现第 5 只袜子没地方放,必须和某只袜子挤在一起。由此引出“抽屉”和“物体”的对应关系,强调“至少”二字。
反证法逻辑推导
适合逻辑型/高抽象能力学生。 讲法:假设结论不成立,即“每个抽屉里最多只有 1 个物体”。那么 $n$ 个抽屉总共最多只能装 $n$ 个物体。但这与已知条件“物体数 $> n$”矛盾。因此假设错误,原命题成立。强调这是“证明存在性”而非“找到具体哪个抽屉”。
极端假设法
适合计算型/应试导向学生。 讲法:先假设每个抽屉都“尽可能均匀”地放了 1 个物体,此时用掉了 $n$ 个物体。剩下的 $m-n$ 个物体,无论怎么放,都必须加到已有的抽屉里。因此,至少有一个抽屉里的物体数 $\ge 1 + 1 = 2$。若物体数更多,如 $n+1$ 个,则至少有一个抽屉 $\ge 2$。
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练一道
基础题
把 5 本书放进 3 个书架,至少有一个书架上放了几本书?
变式
从 1 到 100 这 100 个自然数中,任意取出 51 个数,证明其中必有两个数,一个数是另一个数的倍数。
试试手自己判
检测题
在一个房间里,有 10 个人。已知每个人的生日都在 12 个月份之一。证明:至少有 1 个月份,有至少 2 个人的生日在该月。
看答案和判分标准
答案:物体数 $m=10$(人),抽屉数 $n=12$(月份)。 此处 $m < n$,无法直接应用标准鸽巢原理得出“至少 2 人同月”。 注意:此题是陷阱题!标准鸽巢原理要求 $m > n$。 若题目改为“13 个人”,则 $13 > 12$,结论成立。
判对标准:
- 若学生直接套用 $10 \div 12 = 0 \cdots 10$,得出“至少 1 人”,则错误。
- 若学生指出“10 人少于 12 月,不能保证有 2 人同月”,并举出反例(10 人分别在不同月份,第 11、12 月无人),则正确。
- 修正版检测题:改为“13 个人”。
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