第三章鸽巢原理部分习题答案

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第三章鸽巢原理部分习题答案

2023-12-15 19:58| 来源: 网络整理| 查看: 265

我看的是那本老外写的黑黑的书《组合数学第五版》。老外写书的时候答案好像没有怎么写,我作为帅B就帮大家写写吧(郑重声明:我不是卖书的就是给大家看看长啥样^_-)

题目 (题号与书上的题号对应,答案在后面)

 2.证明从1-200中取100个数且选取的这些数中有一个小于16,那么存在两个选取的整数,使得他们中的一个能被另一个整除。

 4.如果集合{1,2,…2n}中选择n+1个整数总存在两个整数他们之间(没有“最多”二字)相差1。

 5.如果从集合{1,2,…3n}中选择n+1个数那么么总存在两个数它们之间最多差2。

 7.对任意给定的52个数,要么二者的和能被100整除,要么二者的差能被100整除

 8.利用鸽巢原理证明,有理数 m n \frac{m}{n} nm​展开的十进制小数是循环的。例如

34478 99900 = 0.345 , 125 , 125 , 125 , 125 , 12..... \frac{34478}{99900}=0.345,125,125,125,125,12..... 9990034478​=0.345,125,125,125,125,12.....

 9.一个房间有10个人,他们当中没有人超过60岁(年龄只能以整数给出)但又至少1岁.   证明:     (1)总能够找出两组人(两组人中不含相同的人),各组人的年龄和是相同的     (2)题目中10不能换成更小的数

 10一个孩子每天看10个小时的电视,总共看7周,但是因为其父母的控制,任何一周看电视时间从不超过11个小时。  证明:存在连续若干天,在此期间这个孩子恰好看了20个小时电视(假设看电视时间为整数)  11.一个学生有37天准备考试。根据以往的经验,他知道他需要的学习时间不超过60小时,他还希望每天至少学习一小时。证明:无论她如何安排他的学习时间(每天的时间是一个整数),都存在连续的若干天,在此期间她学习了13个小时  13.设S是平面上6各点的集合,其中没有三点共线。给出S的甸所确定的15条线段着色,将他们或者着成红色,或者着成蓝色证明:至少存在两个 三角形他们是红色的,或者是蓝色的,或者是红色和蓝色的(抱歉我发现我证错了,先空一下)  14.一个袋子里面装了100个苹果、100个香蕉、100个橘子、100个梨。如果每分钟我们从中拿出一个水果,那木哦多久后对于一种水果我们拿出了12个  15.对于任意 n+1整数 a 1 , a 2 . . . . . a n + 1 a_{1},a_{2}.....a_{n+1} a1​,a2​.....an+1​存在两个正整数 a i a_{i} ai​和 a j a_{j} aj​使得 a i − a j a_{i}-a{j} ai​−aj被100整除。  16.证明:在一群n>1个人中,存在两个人他们在这群人中有相同的熟人(假设自己不是自己的熟人)  17.有一个100人的聚会,每个人都有偶数(可以是0)个熟人。证明:在这次聚会上有3个人,其熟人数量相等。  18.证明:在边长等于2的正方形中任选5个点,它们当中存在2个点镇两个点的距离最多是 2 \sqrt{2} 2 ​  19.(a)证明:在边长为1的等边三角形中任意选择5个点存在两个点,期间距至多为 1 2 \frac{1}{2} 21​   (b)证明:在边长为1的等边三角形中任意选择10个点存在两个点,期间距至多为 1 3 \frac{1}{3} 31​   (c )证明:在边长为1的等边三角形中任意选择m个点存在两个点,期间距至多为 1 n \frac{1}{n} n1​  26.设军乐团的mn个人一下述方式站成一m行n列的方队;在每一行中的每一个人都比他或她左边的人高。假设指挥官将每一列的人按身高从前至后增加的顺序排列。证明:各行仍是按照身高从左到右增加的顺序排列。  28.在一次舞会上有10位男士和20位女士。对于1,2,…,100中的每个i,第i位男士选择 a i a_{i} ai​位女士作为他的潜在舞伴(这 a i a_{i} ai​女士组成他的“舞伴清单”),这样,对任意给定的一组20位男士与20位女士配成舞伴对,且每位男士索赔的舞伴都在他的舞伴清单中。保证和一点的最小和 ∑ i = 1 100 a i \sum_{i=1}^{100}a_{i} ∑i=1100​ai​是多少.

证明如下

 4.两个数相差1,如果用鸽巢原理的话,他么可以说是两个数有什么相同的性质,在同一个鸽笼里,我们写成表达式就是

a − b = 1 a-b=1 a−b=1 b = a − 1 b=a-1 b=a−1

于是我们可以利用这个“ = = =”号来进行构建每一个鸽巢的性质, 设取出来的数为 a 1 , a 2 . . . . . . a n + 1 a_{1},a_{2}......a_{n+1} a1​,a2​......an+1​我们构造元素 b i = a i − 1 b_{i}=a_{i}-1 bi​=ai​−1这样就得到了2n+2个数,这些数的范围 b i b_{i} bi​最小为0, a i a_{i} ai​最大为2n,所以集合 A = [ 0 , 1 , 2....2 n ] A=[0,1,2....2n] A=[0,1,2....2n]中共有2n+1个数,我么构造了2n+2个数归入集合A中必有两个数在一个元素中,于是必有 a i = b j + 1 a_{i}=b_{j}+1 ai​=bj​+1存在。

 5.这个题应该注意对题目的理解,他的目的是证明一定存在最多差二的情况,而不是所有数的差最大为2,那么证明过程和上面类似,我们翻译一下最多相差2,就是存在相差1或相差2的,进行下列构造

b i = a i − 1 b_{i}=a_{i}-1 bi​=ai​−1 c i = a i − 2 c_{i}=a_{i}-2 ci​=ai​−2

可以知道 a i , b i , c i a_{i},b_{i},c_{i} ai​,bi​,ci​的取值范围为 [ − 1 , 3 n ] [-1,3n] [−1,3n]共3n+2个数,而我们构造的数有3n+3个,所以必有两个相等。

 7.两个数能被100整除说明这两个数又到同一个“鸽笼”里面去了,对于除法,我们不妨对所有数取 m o d 100 mod100 mod100,这样的话所有数都可以分为100类,两个数相加可以被 100 100 100整除我们可以知道他们的模应该是这样的

x = a m o d ( 100 ) x=amod(100) x=amod(100) y = b m o d ( 100 ) y=bmod(100) y=bmod(100)

两个数相加表示为

x + y = = 100 ∣ ∣ x + y = = 0 x+y==100||x+y==0 x+y==100∣∣x+y==0

两个数相减 表示为

x = = y x==y x==y

现在将可以完成上述配对的元素组成一个数对,于是我么可以构造一个集合A={ ( a i 1 , a i 2 ) (a_{i1},a_{i2}) (ai1​,ai2​)|,a_{i1}+a_{i2}==100}+{(0,0)} 直观的写就是{(0,0),(1,99),(2,98)…(50,50)},里面的每个数都是所有数mod(100)后的结果,对于每个实数对中例如(2,98),如果两个元素共同出自这里,要么他们相同即都是2或98,这时二者相减所得可被100整除,要么是2和98,这时二者相加也可被00整除,这样的数对共有51个,取出52个数后,必有两个在一个元素中,命题得证。

 8.首先有循环一定是除法过程中部分的被除数(我也不知道叫啥)有了循环除法就是像现在写的那样,我们假设除数为n,被除数为m, b i b_{i} bi​为中间被除数, a i a_{i} ai​为我们常说的商,那么

{ m = a 1 n + b 1 , b 1 = m m o d ( n ) b 1 = a 2 n + b 2 , b 2 = b 1 m o d ( n ) b 2 = a 3 n + b 3 , b 3 = b 2 m o d ( n ) . . . b n = a n n + b n + 1 , b n + 1 = b n m o d ( n ) . . . \left\{\begin{matrix} m=a_{1}n+b_{1},b_{1}=m mod(n)\\ b_{1}=a_{2}n+b_{2},b_{2}=b_{1}mod(n)\\ b_{2}=a_{3}n+b_{3},b_{3}=b_{2}mod(n)\\ .\\ .\\ .\\ b_{n}=a_{n}n+b_{n+1}, b_{n+1}=b_{n}mod(n)\\ .\\ .\\ .\\ \end{matrix}\right. ⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎧​m=a1​n+b1​,b1​=mmod(n)b1​=a2​n+b2​,b2​=b1​mod(n)b2​=a3​n+b3​,b3​=b2​mod(n)...bn​=an​n+bn+1​,bn+1​=bn​mod(n)...​

因为是无限循环所以必然能使得 b n b_{n} bn​出现,由于由于 b i b_{i} bi​为对n取m的结果,所以 b i ∈ [ 0 , n − 1 ] b_{i}\in[0,n-1] bi​∈[0,n−1],而 b i b_{i} bi​多余n个,所以 b i b_{i} bi​最终会循环,这也导致了 a i a_{i} ai​循环,于是商就循环了

 9.上来的时候我们理解错题意了,所以我先为各位纠正一下题意,他的意思就是选两个相交后是空集但是他们的并集并不一定是全集(我就在这里理解错了) 的集合  (1) 10 10 10个数哦我们可以选择的非空集合有 2 10 − 1 = 1023 2^{10}-1=1023 210−1=1023个但是每一个集合的年龄和的范围为 [ 10 , 600 ] [10,600] [10,600]共590个元素,所以必有两个集合的值相同,这两个集合中的元素可能相同,不符合题意,但完全没有关系,我们可以将两个集合中的元素去重,去重后两个集合人年龄和仍然相同,也许你会问去重后两个集合中有没有一个为空集,答案是不会的,因为如果得到空集的话,非空集的年龄和就为零,但是年龄最小值为1,所以不会有空集。  (2)如果 n < 10 n



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