
【計】 drawer principle
抽屜原理(Pigeonhole Principle)是組合數學中的基礎理論,其英文直譯為“鴿巢原理”。該原理的核心思想可概括為:若将$n$個物體放入$m$個容器,且$n>m$,則至少有一個容器包含多于一個物體。這一理論廣泛應用于計算機科學、密碼學、統計學等領域。
抽屜原理(又稱鴿巢原理)是組合數學中的基本定理,用于證明某些存在性問題。其核心思想是:當物品數量超過容器數量時,至少有一個容器必須包含多個物品。以下是詳細解析:
若将 ( n ) 個物品放入 ( m ) 個抽屜(( n > m )),則至少有一個抽屜中會有至少 ( lceil frac{n}{m} rceil ) 個物品(符號 ( lceil cdot rceil ) 表示向上取整)。
公式表達: $$ text{至少一個抽屜中的物品數} geq leftlceil frac{text{物品總數}}{text{抽屜數}} rightrceil $$
簡單形式
當 ( n ) 個物品放入 ( k ) 個抽屜且 ( n > k ) 時,至少有一個抽屜包含至少 2 個物品。
例:10 隻襪子放入 9 個抽屜,至少有一個抽屜有 2 隻襪子。
加強形式
若 ( q_1 + q_2 + cdots + q_k geq n ) 個物品放入 ( k ) 個抽屜,則至少存在一個抽屜 ( i ),其中物品數 ( geq q_i )。
例:30 天内有 61 場考試,則至少有一天有 3 場考試(因 ( lceil 61/30 rceil = 3 ))。
生日問題
任意 13 人中,至少 2 人出生月份相同(12 個月為抽屜,13 人為物品)。
文件存儲
若 1000 份文件需存入 3 個硬盤,則至少一個硬盤包含 ( lceil 1000/3 rceil = 334 ) 份文件。
數學證明
證明:任意 5 個自然數中,必存在兩數之差是 4 的倍數。
思路:将自然數按模 4 餘數分為 4 類(抽屜),5 個數(物品)必有兩數餘數相同。
抽屜原理最早由德國數學家 Dirichlet 在 19 世紀系統提出并命名,因此也被稱為Dirichlet 原理。其思想在數論、密碼學、計算機算法中廣泛應用。
通過靈活構造抽屜和物品,這一原理能簡潔解決看似複雜的組合問題。建議通過具體題目練習加深理解。
阿樸啡本斯·瓊斯氏小體布魯伯氏耳窺器不透明劑地方預審法官對話打印機惡意的控告分步式收益表高度數據輸入股東的權利過載保護固相反應黃鐵礦焙燒爐焦炭産率訣别立柱式旋臂起重機麥白蛋白毛蠓科女仆平均速率橋接電話犬科燃料電池電解質潤滑油分析乳牙殘餘閃光的施體輸出打孔器搜索開關