(完整版)第四讲最不利原则
发布时间:2020-05-20 来源:文档文库
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四年级数学思维训练之最不利原则20161106
在国内外数学竞赛中,常出现一些在自然数范围内变化的量的最值问题,我们称之为离散最值问题。解决这类非常规问题,尚无统一的方法,对不同的题目要用不同的策略和方法,就具体的题目而言,大致可从以下几个方面着手: 1.着眼于极端情形; 2.分析推理——确定最值; 3.枚举比较——确定最值; 4.估计并构造。
常常需要从最不利的情况出发分析问题,这就是最不利原则。
例1口袋里有同样大小和同样质地的红、黄、蓝三种颜色的小球各20个。问:一次最少摸出几个球,才能保证至少有4个小球颜色相同?
分析与解答:如果碰巧,可能你一次取出的4个小球的颜色都相同。但显然,仅仅摸出4个小球,并不能保证它们的颜色相同,因为它们的颜色也可能不相同。因此,为了“保证至少有4个小球颜色相同”,我们就要从最“不利”的情况出发来考虑。如果最不利的情况都满足题目要求,那么其它情况必然也能满足题目要求。
“最不利”的情况是什么呢?它就是我们俗话说的运气最差的情况,实际总是与所希望的相反。那么,在这里,什么样的情况最“惨”呢?那就是我们摸出了3个红球、3个黄球和3个蓝球,此时三种颜色的球都是3个,却无4个球同色。为什么说这就是最不利的了呢?因为这时我们接着再摸出一个球的话,无论是红色还是黄色或者蓝色,都能保证有4个小球颜色相同。所以,一次最少摸出10个球,才能保证至少有4个小球颜色相同。 由此我们看到了,最不利原则就是从“极端糟糕”、从“运气最差”的角度来考虑问题。什么样的情况我们要用最不利原则来考虑呢?那就是题目中出现要“保证……”时,这“保证”二字就要求我们必须从最不利的情况去分析问题。 通过上面分析,列式为:
例2一把钥匙只能开一把锁,现有10把钥匙和10把锁,最少要试验多少次就一定能使全部的钥匙和锁相匹配?
分析与解:从最不利的情形考虑。用10把钥匙依次去试第一把锁,最不利的情况是试验了9次,前8次都没打开,第9次无论打开或没打开,都能确定与这把锁相匹配的钥匙(若没打开,则第10把钥匙与这把锁相匹配)。同理,第二把锁试验8次……第九把锁只需试验1次,第十把锁不用再试(为什么?)。通过上面分析,列式为:
例3在一副扑克牌中,最少要取出多少张,才能保证取出的牌中四种花色都有?
分析与解:一副扑克牌有大、小王牌各1张,“红桃”、“黑桃”、“方块”、“梅花”四种花色各13张,共计有54张牌。最不利的情形是:取出四种花色中的三种花色的牌各13张,再加上2张王牌。这41张牌中没有四种花色。剩下的正好是另一种花色的13张牌,再抽1张,四种花色都有了。因此最少要拿出42张牌,才能保证四种花色都有。
例4 口袋里有同样大小和同样质地的红、黄、蓝三种颜色的小球共18个。其中红球3个、黄球5个、蓝球10个。现在一次从中任意取出几个,为保证这几个小球至少有5个同色,那么最少要取多少个?
分析与解:与上例类似,这也要从“最不利”的情况考虑。最不利的情况是什么呢?是取了3个红球、4个黄球和4个蓝球,共11个。此时袋中只剩下黄球和蓝球,所以再取一个球,无论是黄球还是蓝球,都可以保证有5个球颜色相同。因此,所求的最小值是12。
热身操
1.口袋里有同样大小和同样质地的红、黄、蓝三种颜色的小球各20个。问:一次最少摸出几个,才能保证至少有5个小球颜色相同?
2.口袋里有同样大小和同样质地的红、黄、蓝三种颜色的小球共20个,其中红球4个、黄球6个、蓝球10个。问:一次最少取出几个,才能保证至少有6个小球颜色相同?
3.口袋里有三种颜色的筷子各10根。问:
(1)至少取几根才能保证三种颜色的筷子都取到?
(2)至少取几根才能保证有颜色不同的两双筷子?
(3)至少取几根才能保证有颜色相同的两双筷子?
4.一个布袋里有红色、黄色、黑色袜子各20只。问:最少要拿多少只袜子才能保证其中至少有2双颜色不相同的袜子?
5在一个口袋中有10个黑球、6个白球、4个红球。问:至少从中取出多少个球,才能保证