容斥原理專門用于處理有“重疊”的計數問題,他的核心就是剔除重疊。解這類題目需要掌握容斥原理的核心考點,學會畫文氏圖,準确計算。
1.兩集合容斥
所謂集合,就是具有某種相同屬性的元素構成的整體,如把喜歡踢足球的人歸為一個集合,可以表述為“喜歡踢足球的人”。每一個集合,可以畫一個圓圈來表示,這就是“文氏圖”。
兩個集合的容斥原理内容如下圖所示:
A∪B,讀作“A并B”,表示或者屬于A或者屬于B的所有元素組成的集合。
A∩B,讀作“A交B”,表示A與B共同的元素組成的集合。
2.三集合容斥三集合的容斥原理内容如下圖所示:
從上圖可直觀看出,總數被分成了七塊,三塊空白的“隻屬于其中某一個集合”、中間黑色的“屬于三個集合”、三塊灰色的“隻屬于其中某兩個集合”。
于是又可以得到以下兩個常用結論:
總數=隻屬于其中一個集合 隻屬于其中兩個集合的 屬于三個集合的
總數=三個集合之和-隻屬于其中兩個集合的-2x屬于三個集合的
3.多集合容斥極值求N個集合公共部分的最小值時,可利用如下公式求解:
A∩B數量的最小值=A B-I
A∩B∩C數量的最小值=A B C-2I
A∩B∩C∩D數量的最小值=A B C D-3I
注:I表示全體集合,多個集合的最小值可以此類推,依照上面公式進行計算。
在解決容斥問題時,往往需要通過畫文氏圖來梳理各集合間的關系,畫文氏圖時可直接将各數據标注到相應區域中。
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