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抽屜原理解決問題步驟

生活 更新时间:2025-01-07 05:24:25

抽屜原理解決問題步驟(給孩子看看這篇文章就懂了)1

狄利克雷,學不好抽屜原理,請不要恨他

抽屜原理是小學奧數中比較難的一個知識點,初次接觸抽屜原理很容易“水土不服”,理解起來有困難。雖然大家對抽屜不陌生、對蘋果更不陌生,但是誰會真得把蘋果放抽屜裡呀?好吧,就算非要這麼幹,那我想問問,你的蘋果多得放不下了嗎,你家有多少個抽屜放蘋果呀?

上面的兩個問題,涉及到了抽屜原理中的兩個關鍵數學量:抽屜數量、蘋果數量。那麼這兩個數學量之間有什麼關系呢?不妨舉一個實際的例子。

抽屜原理解決問題步驟(給孩子看看這篇文章就懂了)2

小胖買了三個超級大的蘋果,想放入他的兩個寶抽屜裡。如果他随心所欲的放,一共有多少種不同的放法呢?不過得先說明一下,小胖的三個蘋果是克隆蘋果,一模一樣無法區分哦。

抽屜原理解決問題步驟(給孩子看看這篇文章就懂了)3

列個酷酷的表格枚舉一下,如果不允許把蘋果切成幾瓣,就會看到隻有四種情況。但是這又能說明個啥呢,這不就是對數字3進行整數的拆分嗎?

當然不是這麼簡單了!假設從抽屜裡突然鑽出了一個嘴裡叼着蘋果、蘋果上還寫滿數學符号的大嘴怪,他自稱“抽屜之神”。小胖被吓得半死,但這個大嘴怪隻是問了小胖幾個數學問題。

  • “不管是哪一種分法,總有一個抽屜裡放了0個或0個以上的蘋果吧?” 小胖哆哆嗦嗦地數了數(都吓傻了,這還用數嗎),發現确實是這樣,就回答了是。
  • 大嘴怪又問:“不管是哪一種分法,總有一個抽屜裡放了1個或1個以上的蘋果吧?”小胖又對照着表格核對了一遍,發現還是這樣,又回答了是。
  • 大嘴怪還問:“不管是哪一種分法,總有一個抽屜裡放了2個或2個以上的蘋果吧?”小胖有點吃不準,但在仔細核對後,又回答了是。
  • 大嘴怪繼續問:“不管是哪一種分法,總有一個抽屜裡放了3個或3個以上的蘋果吧?”小胖心想這怎麼還沒完沒了了呢,但不敢不回答,仔細檢查過後他發現有兩種情況不符合大嘴怪說的這個情況。

大嘴怪,額,不對,抽屜之神說:“OK了,蘋果個數是3、抽屜數量是2,那我們可以說無論怎麼放,總有一個抽屜會放入2個或2個以上的蘋果。”

小朋友們,你們看,這裡說的“總有一個抽屜會放入2個或2個以上的蘋果”就是最終的結論,這是抽屜原理中最費解、但也最重要的數學量,咱們把抽屜數量、蘋果數量、結論這三個數學量看做抽屜原理的三個法寶。甭管什麼樣的抽屜原理題目,來來回回都是圍繞這三個法寶來展開的。

抽屜原理解決問題步驟(給孩子看看這篇文章就懂了)4

顯而易見,結論是根據蘋果數量、抽屜數量得來的,但是如果蘋果數量、抽屜數量變了呢?總不能每次都列出表格吧,有沒有更簡潔的方法呢?

必須有!

再回顧一下大嘴怪和小胖的對話,當将3個蘋果放入2個抽屜裡時,我們可以說無論哪種放法,總有一個抽屜放入0個或0個以上、1個或1個以上、2個或2個以上,但不能說3個或3個以上。結論中的數學量不是3,這是因為不能确保總如此,有的放法可以、但也有放法不可以;結論中的數學量也不是0或1,雖然能确保,但是沒啥意義,這屬于正确的廢話,因為我們真正關心的是那個最大能确保的數字(再大就不能确保了),所以結論是2。

回想一下我們課堂上的推導過程,就會發現抽屜原理體現的其實是最值問題。

  • 最小的最大:在所有能确保的結論當中尋找最大的那個數。
  • 最大的最小:從每一次分配方式中選出蘋果最多的抽屜,然後将這些抽屜由大到小排隊,結論就是其中最小的那個數。

生活中我們常說,“既要馬兒跑,又讓馬兒少吃草”,這怎麼可能呢!但在抽屜原理中,我們就是要做到“既能至少”,“又能确保”。怎麼做到呢?這就需要平均分配的思想啦!

抽屜原理解決問題步驟(給孩子看看這篇文章就懂了)5

舉一個賊簡單的例子:鎮元大仙摘了10個人參果分給孫悟空、豬八戒、沙僧三個師兄弟(為什麼沒有唐僧?給他了,他不要吃),但要求拿到人參果最多的那個人,分到的人參果數量要盡可能少,這該怎麼做呢?

學過奧數最值問題的小朋友肯定知道:當然是平均分配(與之相對應的是“兩極分化”最值思想),10/3=3...1,每人分3個,還剩1個,誰拿到這一個誰就分到了最多數量的人參果,且在所有分配方式中,這個最多數量(4個)是最多數量中最小的數。前面這句話是不是有點費解呢?那咱們就換個說法:把10個人參果分給三給人,無論你怎麼分,總有一個人會拿到4或4個以上的人參果,換言之,總有一個人會拿到至少4個人參果

哈哈,熟悉抽屜原理的同學立刻樂了,這不就是抽屜原理的結論嗎?Yes,抽屜原理本質上就是平均分配。将N個蘋果放到m個抽屜裡,會有各種各樣的放法,但如果把蘋果平均分到每個抽屜裡,假設N/m=k...r,即每個抽屜都可以放入k個蘋果,還餘下r個。顯然這r個蘋果也要放入抽屜中(但不夠一個抽屜放1個了,因為r<m,餘數總是小于除數),無論怎麼放,總會有一個抽屜起碼再接收至少1個蘋果,即可以得出抽屜原理的結論:“總有一個抽屜放入了至少k 1個蘋果”。

So,如果你能透徹理解平均分配這一思想,就能更好得理解抽屜原理。當然你也可以死記公式:

根據“蘋果數/抽屜數=k...r”的餘數來判斷,如果r不為0,則總有一個抽屜放入了至少k 1個蘋果;若r為0(即沒有餘數),則總有一個抽屜放入了至少k個蘋果。

然而,這樣你就如同一口吞掉人參果的豬八戒一樣,根本體會不到數學的妙味了!

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