M为什么实验室 · 小学数学
五、六年级 · 轻奥选学

鸽巢问题

先会:有余数除法、有序分类

把一些物体放进几个抽屉,先尽量平均分。即使这样分,还有剩下的,就一定有一个抽屉要多放。用这个办法,能判断“至少有几个在同一个抽屉里”。

尽量分散,还是会有鸽子住在一起

5 只鸽子进 4 个笼。假设每个笼最多 1 只,4 个笼最多装 4 只,还剩 1 只没处放。所以无论怎么放,至少有一个笼里有 2 只或更多。

这就是“最坏情况”的思路:要让每个抽屉尽量少,就先每个抽屉放 1 个;放完一轮还有剩余,剩余的那些无论放哪里,都会让某个抽屉多出 1 个。

一般地,n 个物体放进 m 个抽屉:

n÷m=q……r

如果 r=0,至少有一个抽屉不少于 q 个;如果 r>0,至少有一个抽屉不少于 q+1 个。

先算每个抽屉都放 q 个时最多能放多少,再看有没有剩余,就不用另外背符号。

“至少”说的是保证。5 只鸽子进 4 个笼,可能是 2、1、1、1,也可能是 3、1、1、0,甚至 5、0、0、0;但每一种分法里,都至少有一个笼不少于 2 只。

题目问“至少有几个进同一个笼”,不是求平均每笼几个。平均数是 5÷4=1.25,笼子不能装 1.25 只,所以要取 2。

例子

例 1:5 只鸽子,4 个笼

5÷4=1……1

先每笼 1 只,还剩 1 只;这只放进任意一笼,那个笼就有 2 只。

至少有一个笼有 2 只或更多。

把 5 只鸽子尽量分散,可以摆成这样。每个方框表示一个笼,● 表示一只鸽子:

第1笼     第2笼     第3笼     第4笼
[● ●]     [●]       [●]       [●]

这是其中一种分法,已经有一笼住了 2 只。若要每笼都不超过 1 只,只能放下 4 只,放不下全部 5 只。

例 2:13 本书,4 个抽屉

13÷4=3……1

每个抽屉先放 3 本,共用 12 本,还剩 1 本;放进任意抽屉,那个抽屉有 4 本。

至少有一个抽屉有 4 本或更多。

例 3:45 人,12 个月

45÷12=3……9

假设每个月最多 3 人过生日,12 个月最多 36 人;45-36=9,还有 9 人,无论放在哪个月,都会使那个月达到 4 人。

至少有 4 人在同一个月过生日。

易错

  • 把“至少”理解成“每个抽屉都一样多”。至少是保证有一个抽屉不少于这个数。
  • 有余数时忘记加 1。13÷4=3……1,答案是 4,不是 3。
  • 整除时又加 1。12 本书放 4 个抽屉,12÷4=3,答案是 3,不是 4。
  • 把物体数和抽屉数弄反。45 人进 12 个月,除数是 12。
  • 用平均数代替“保证”。平均数 1.25 不能直接当答案。
  • 题目问“至少摸几个才能保证”时,只算到“每个抽屉 1 个”,忘了再摸 1 个。

为什么不能保证有 3 只

5 只鸽子进 4 个笼,已经能保证某笼不少于 2 只。能把这个保证提高成“某笼不少于 3 只”吗?

看解释

不能。2、1、1、1 就是一种合法分法,没有任何一笼达到 3 只。既要说明 2 只一定能保证,也要能用这种分法说明 3 只保证不了。

练习

  1. 7 只鸽子飞进 3 个笼,至少有几只进同一个笼?
  2. 20 个苹果放进 6 个盘子,至少有一个盘子放几个?
  3. 12 本书放进 4 个抽屉,至少有一个抽屉放几本?
  4. 一个班有 45 人,至少有几人在同一个月过生日?
  5. 袋里只装红、黄、蓝三种颜色的球,每种都有,总数至少 4 个。每次摸出后不放回,至少摸出几个才能保证有 2 个同色?
  6. 判断:5 只鸽子进 4 个笼,一定有一个笼正好有 2 只。

答案

  1. 7÷3=2……1,至少 3 只。
  2. 20÷6=3……2,至少 4 个。
  3. 12÷4=3,至少 3 本。
  4. 45÷12=3……9,至少 4 人。
  5. 最坏情况先摸出红、黄、蓝各 1 个,共 3 个;再摸 1 个必与其中一个同色,所以至少摸 4 个。
  6. 错。“至少 2 只”包括 2 只、3 只、4 只、5 只,不能保证正好 2 只。
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