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之前我们看见了构造法有多难了吧?
事实上,在数学竞赛中,大规模需要靠构造的技巧来解题的,抽屉原理似乎是第一个知识点。因此,抽屉原理往往被认为是构造法的极好的训练方式。
我之前说过,由于构造法非常难掌握,而且很多时候靠的是灵机一动,因此接下来的内容,只适合有恒心有毅力的孩子来学习。
我们学习奥数,每个人的目的是不同的。有的真的就是这块料子,有的是希望在小升初的时候能够有一定优势,有的是看别人学,自己有枣没枣打三杆子。不同的目的,动力自然不同。
如果真是优秀的苗子,那么这部分一定要仔细看;如果是想小升初有点优势,那么可看可不看;如果是跟风,那么这部分可以跳过了。
我真是个实在的人儿啊!
求证:从1到100这100个数里,挑51个出来,一定存在两个数的差等于50.
从100个数里随便挑51个,不同的种数写出来是个天文数字,非常的不现实。所以穷举法直接over。
既然是抽屉原理,而且物品总数是清楚的,接下来就是构造出抽屉来装这些物品,使得最后达到我们想要的结果。
怎么考虑?
我们想,什么样的两个数能减出50?1似乎只能和51搭配才能得到差是50,这是固定的搭配,2和52,以此类推,50必须和100才能得到差是50.
好的,我们已经很好地回答了这个问题:什么样的两个数做差能得到50.下一个问题是:怎么说明51个数就必然有这样一组?
我们发现,把100个数按照上面的方式进行分组,从得到的50组中的每组任意挑一个数,那么这50个数做差是无论如何不等于50的。但是再来一个,必然要落进这50个抽屉里,于是就得到了结论。
所以把条件中的每句话翻译成数学语言还是很重要的。
接下来再看一个:
1到100这100个自然数中,至少取多少个数才能保证至少有两个数互质?
什么是互质?就是两个数最大公约数是1.
这个问题看起来不是那么好回答了。
当然,这个题目还是在小学生的能力范围之内,如果要让你求任意两个自然数互质的概率,那估计能得到正确答案的比例不超过万分之一。而且猜你都没法猜,答案完全超过你的想象:6/(pi)^2.
没错,答案是6除以圆周率的平方,你要是能猜对我就敬你是条汉子。
这个最简单的方法就是用黎曼Zeta函数来做,但是这显然已经超过了本公众号的知识范围,所以不做深究。
之所以扯到这个,就是想说一个事实:互质的题目难起来会很难。
就像这个题目中一样,你的感觉是只能随机抓,但是最后的结果就是抓瞎。
不要着急,让我们先冷静下来:
构造出的抽屉,一定是以某种规律排列的;
一定要把文字翻译成数学语言。
好,我们来看什么情况下怎么都找不到互质的数?
我们知道,2是最小的质数,所以要两个数不互质,最简单的办法就是俩偶数。而在一堆数里面,你把所有的偶数挑出来,肯定两两不互质。
1到100一共有50个偶数,这50个偶数挑出来,应该就是极限了。因为你要是换成都是3的倍数,那就只有33个了,所以再来一个奇数,估计肯定能和某个偶数互质了。
你看用词,应该,估计,这要是证明题这么写,你的作业就会被毫不留情地扔出办公室了。
但是这样的尝试是很有意义的,对于最后问题的解决,其实就差临门一脚了。
我们想,既然极限应该是50,那么我们就把这100个数分成50组,把剩下的奇数往里塞,随便你怎么塞,但是:最容易想到的塞法难道不应该是相邻的两个数就分成一组么?这样正好分成很整齐的50组,每组两个数,我们发现:任意相邻的两个正整数一定是互质的。
所以,挑出50个偶数,剩下随便再来一个,必然和其相邻的偶数互质。
证毕。
有没有一点点的领会?