抽屉原理,也叫鸽巢原理,是一种非常直观但强大的逻辑推理工具。它的基本思想是:如果把多于 个的物品放进 个抽屉里,那么至少有一个抽屉里会放有至少两个物品。
更一般地,抽屉原理可以表述为:
如果把 个物品放入 个抽屉中,且 ,那么至少有一个抽屉中包含不少于 个物品。
其中, 表示不小于 的最小整数(向上取整)。
举个例子:如果有5只鸽子飞进4个鸽笼,那么至少有一个鸽笼里有2只或更多的鸽子。因为 ,所以不能每个笼子最多只有1只。
抽屉原理的关键在于构造合适的“抽屉”。在解题时,我们要把问题中的对象看作“物品”,把分类标准或可能的情况看作“抽屉”。只要物品数量超过抽屉数量,就一定能得出某种“重复”或“集中”的结论。
基本形式:若 ,将 个物品放入 个抽屉,则至少有一个抽屉含 ≥2 个物品。
示例:6本书放进5个书包,至少一个书包有2本以上。
推广形式:将 个物品放入 个抽屉,则至少有一个抽屉含 ≥ 个物品。
示例:13个苹果分给4个小朋友,,所以至少一人分到4个或更多苹果。
例题1(基础):一个袋子里有红、黄、蓝三种颜色的球各若干个。最少要摸出几个球,才能保证其中有2个球颜色相同?
解题过程:
答案:4个。
例题2(进阶):某班有50名学生,证明:至少有5名学生出生在同一月份。
解题过程:
结论:一定存在至少一个月,有5人或以上出生。
一个班级有20名学生要从语文、数学、英语、物理、化学五门竞赛中各选择若干门参加(每名学生至少参加一门,至多参加三门)。已知没有任何两名学生参加的竞赛组合相同。问:这个班级至少有多少名学生恰好参加了3门竞赛?