容斥原理与_容斥原理 行测_容斥原理

容斥原理是奥数的四大原理之一,是考生们绕不过去的知识点。孩子学习奥数,家长一定要让孩子掌握容斥原理解题方法。

容斥原理

在计数时,必须注意无一重复,无一遗漏。为了使重叠部分不被重复计算,人们研究出一种新的计数 方法,这种方法的基本思想是:先不考虑重叠的情况,把包含于某内容中的所有对象的数目先计算出来,然后再把计数时重复计算的数目排斥出去,使得计算的结果 既无遗漏又无重复,这种计数的方法称为容斥原理

容斥原理听上去很高深的一个“玩意”,其实通俗点理解就是在求解一个问题时,发现有部分被重复加了,那么就把重复部分减去,如果少加了,那么就把那部分补上。其实也就是这样。

容斥原理中经常用到的有如下两个公式

1.两集合的容斥关系公式:A∪B=A+B-A∩B。

如果被计数的事物有A、B两类。那么所有属于A类或属于B类的元素个数总和=A类元素个数+属于B类元素个数-既属于A类又属于B类的元素个数。

孩子如果还是很难搞清这些关系,那么家长可以用文氏图来给孩子讲解,直观很多。

两集合的容斥关系用文氏图表示为:

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2.三个集合的容斥关系公式:A∪B∪C=A+B+C-A∩B-A∩C-B∩C+A∩B∩C。

如果被计数的事物有A、B、C三类,那么所有属于A类或属于B类或属于C类的元素的个数总数=A类元素的个数+B类元素的个数+C类元素的个数-既是A类又是B类元素的个数-既是B类又是C类元素的个数-既是A类又是C类元素的个数+同时是A类B类C类元素的个数。

同样,家长也可以用文氏图,让孩子更直观地理解。

三集合的容斥关系用文氏图表示为:

容斥原理_容斥原理 行测_容斥原理与

需要注意的是,以上两个公式分别主要针对两种情况:第一个公式是针对涉及到计算两类事物的个数,第二个公式是针对涉及到三类事物的个数。

在理清了容斥原理之后,家长就可以通过典型例题让孩子懂得“学以致用”了。

▊例题:中秋前期,食监局对52种月饼产品进行质量抽检,其中有8种产品的添加剂不合格,10种产品的微生物超标不合格,9种产品的过氧化值超标不合格,同时两项不合格的有7种,有1种产品这三项都不合格。则三项全部合格的月饼有多少种?

解析:题干中所要寻找的是三项全部合格的月饼有多少种,而这道题已经给出了这三种月饼产品总共有52种,所以,只要求得至少有一项不达标的产品的种数容斥原理,就可以计算出三项全部合格(达标)的产品种数。而不合格的产品涉及到三种情况,所以运用三个集合的容斥关系公式成了解决此题的不二选择。

假设B是添加剂不合格产品的集合,A是微生物不合格的产品集合,C属于过氧化值不合格的产品集合,则:借助文氏图来计算

如下图所示,I是所有月饼产品的集合,A是微生物不合格的产品集合,B是添加剂不合格产品的集合,C属于过氧化值不合格的产品集合,图中的数字即是相应集合中元素的个数。

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图中黑色部是同时两项不合格的产品集合,灰色部是这三项都不合格的产品集合。计算至少有一项不达标的产品的种数时候,黑色部分重复计算了一次,灰色部分复计算了两次容斥原理,所以,至少有一项不达标的产品的种数有10+8+9-7×1-1×2=18(种),进而可求出三项全部合格的月饼产品有(52-18)种,即34种。

家长辅导孩子学习时,要注意两点:

1.文氏图表示的都是相应的集合,而上面所提到的要解决的问题则是计算集合内事物个数的问题。

2.一般情况下,较为容易的采用容斥原理公式来计算,较为复杂则需借助文氏图。

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所谓具体问题具体分析,这两种方法具体如何运用,考生还要针对不同题型灵活把握。家长可以让孩子多看几道例题,加深理解。

▊ 例题: 有一根长为180厘米的绳子,从一端开始每隔3厘米作一个记号,每隔4厘米也作一个记号,然后将标有记号的地方剪断。问绳子共被剪成了多少段。

【解析】1-180中,3的倍数有60个,4的倍数有45个,而既是3的倍数又是4的倍数的数一定是12的倍数,这样的数有180÷12=15个。注意到180厘米处无法标上记号,所以标记记号有:(60-1)+(45-1)-(15-1)=89,绳子被剪成90段。

▊ 例题:一个班有48人,班主任在班会上问:“谁做完语文作业?请举手!”有37人举手。又问:“谁做完数学作业?请举手!”有42人举手。最后问:“谁语文、数学作业都没有做完?”没有人举手。求这个班语文、数学作业都完成的人数。

【解析】完成语文作业的有37人,完成数学作业的有42人,一共有37+42=79人,多于全班人数。这是因为语文、数学作业都完成的人数在统计做完语文作业的人数时算过一次,在统计做完数学作业的人数时又算了一次,这样就多算了一次。所以,这个班语文、数作业都完成的有:79-48=31人。

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