
【计】 Dirichlet drawer principle
狄利克雷抽屉原理(Dirichlet's drawer principle),又称鸽巢原理(pigeonhole principle),是组合数学中的基础理论之一。其核心思想可表述为:当$k$个物体放入$n$个容器时,若$k>n$,则至少有一个容器包含不少于$lceil frac{k}{n} rceil$个物体($lceil cdot rceil$表示向上取整)。在汉英词典中,该原理对应英文术语包含两种表述:"drawer principle"强调容器的分隔属性,而"pigeonhole principle"则侧重物体分配的必然性。
历史溯源
该原理得名于德国数学家约翰·彼得·古斯塔夫·勒热纳·狄利克雷(Johann Peter Gustav Lejeune Dirichlet),他在1834年研究数论时首次系统运用此方法证明存在性问题,但类似思想可追溯至更早的数学文献。英国数学期刊《The Mathematical Gazette》指出,16世纪意大利数学家利昂·巴蒂斯塔·阿尔伯蒂已使用类似逻辑讨论整数分布问题。
数学表达式
设$m$为物体总数,$n$为容器数,当满足不等式: $$m > n$$ 则存在至少一个容器包含: $$leftlceil frac{m}{n} rightrceil geq 2$$ 该结论在计算机科学、密码学等领域有广泛应用,如美国国家标准与技术研究院(NIST)在《离散数学基础手册》中特别强调其在哈希算法设计中的核心作用。
典型应用案例
权威文献索引
该原理在《数学原理(Principia Mathematica)》(怀特海与罗素著)第Ⅱ卷中有形式化推演,斯坦福大学数学图书馆藏有1897年首版文献可供查阅。国际数学联盟(IMU)官网的「历史专题」栏目包含该原理发展脉络的详细编年史料。
狄利克雷抽屉原理(Dirichlet's drawer principle),又称鸽巢原理或抽屉原理,是一个简单但应用广泛的组合数学原理。其核心思想是:当物品数量超过容器数量时,至少有一个容器必须容纳多个物品。以下是详细解释:
该原理由德国数学家约翰·彼得·狄利克雷(Johann Peter Gustav Lejeune Dirichlet)在19世纪系统提出并推广,因此得名。其名称中的“抽屉”或“鸽巢”是比喻物品与容器的关系。
当需要更精确的结论时,可使用加强版:
若 ( n ) 个物品放入 ( m ) 个抽屉,则至少有一个抽屉包含至少 ( leftlceil frac{n}{m} rightrceil ) 个物品。例如,将11本书放入3个书架,至少有一个书架有 ( lceil 11/3 rceil = 4 ) 本书。
通过这一原理,许多看似复杂的问题可被简化为直观的“物品-容器”模型,是解决存在性问题的有力工具。
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