专题十二 最不利原则

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1、专题十二最不利原则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

2、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

3、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。例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

4、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？分析与解答：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。 例3一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？分析与解答：最不利的情形、拿出第一把钥匙试了9把锁都不对，这时不用再试，这把钥匙必定是剩下的最后一把锁的

5、。即第一把锁最不利的情况是试验了9次。同理，第二把钥匙最不利的情形是前8次都没打开，即试了8次。……所以，要使全部的钥匙和锁相匹配，最不利的情形共要试验、9＋8＋7＋…＋2＋1＝45次。　　例4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？分析与解答：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

6、，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。练习一1．有红、黄、蓝三种颜色的小珠子各4颗混放在口袋里,为了保证一次能取到2颗颜色相同的珠子,一次至少要取多少颗？如果要保证一次取到两种不同颜色的珠子各2颗,那么一定至少要取出多少颗？2一付扑克牌共有54张(包括大王、小王),至少从中取多少张牌,才能保证其中必有3种花色？ 3．在一付扑克牌中（54张），最少要拿出多少张，才能保证在拿出的牌中四种花色都有？4．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

7、少个球，才能保证其中有白球？5．口袋中有三种颜色的筷子各10根，问：（1）至少取多少根才能保证三种颜色都取到？　（2）至少取多少根才能保证有2双颜色不同的筷子？（3）至少取多少根才能保证有2双颜色相同的筷子？6．袋里有红、白、蓝、黑四种颜色的单色球，从袋中任意取出若干个球。问：至少要取出多少个球，才能保证有3个球是同一颜色的？7．一只鱼缸里有很多条鱼，共有五个品种。问：至少捞出多少条鱼，才能保证有5条相同品种的鱼？8．某小学五年级的学生身高（按整数厘米计算），最矮的是138厘米，最高的是160厘米

8、。如果任意从这些学生中选出若干人，那么，至少要选出多少人，才能保证有5人的身高相同？9．一把钥匙只能打开一把锁，现有10把锁和其中的8把钥匙，要保证将这8把钥匙都配上锁，至少需要试验多少次？10．要把61个乒乓球分装在若干个乒乓球盒子中，每个盒子最多可以装5个乒乓球。证明：至少有5个盒子中的乒乓球数目相同。专题十三加法原理与乘法原理1．加法原理例1一个口袋中装有8个小球，另一个口袋中装有5个小球，所有这些小球的颜色各不相同。从两个口袋中任取一个小球，共有多少种不同的取法？分析：在两