容斥原理
容斥問題涉及到一個(gè)重要原理——包含與排除原理,也叫容斥原理。即當(dāng)兩個(gè)計(jì)數(shù)部分有重復(fù)包含時(shí),為了不重復(fù)計(jì)數(shù),應(yīng)從它們的和中排除重復(fù)部分。
容斥原理:對(duì)n個(gè)事物,如果采用不同的分類標(biāo)準(zhǔn),按性質(zhì)a分類與性質(zhì)b分類(如圖),那么具有性質(zhì)a或性質(zhì)b的事物的個(gè)數(shù)=Na+Nb-Nab。
例1:一個(gè)班有48人,班主任在班會(huì)上問:“誰做完語文作業(yè)?請(qǐng)舉手!”有37人舉手。又問:“誰做完數(shù)學(xué)作業(yè)?請(qǐng)舉手!”有42人舉手。最后問:“誰語文、數(shù)學(xué)作業(yè)都沒有做完?”沒有人舉手。求這個(gè)班語文、數(shù)學(xué)作業(yè)都完成的人數(shù)。
分析與解答 完成語文作業(yè)的有37人,完成數(shù)學(xué)作業(yè)的有42人,一共有37+42=79人,多于全班人數(shù)。這是因?yàn)檎Z文、數(shù)學(xué)作業(yè)都完成的人數(shù)在統(tǒng)計(jì)做完語文作業(yè)的人數(shù)時(shí)算過一次,在統(tǒng)計(jì)做完數(shù)學(xué)作業(yè)的人數(shù)時(shí)又算了一次,這樣就多算了一次。所以,這個(gè)班語文、數(shù)作業(yè)都完成的有:79-48=31人。
例2:某班有36個(gè)同學(xué)在一項(xiàng)測(cè)試中,答對(duì)第一題的有25人,答對(duì)第二題的有23人,兩題都答對(duì)的有15人。問多少個(gè)同學(xué)兩題都答得不對(duì)?
分析與解答:已知答對(duì)第一題的有25人,兩題都答對(duì)的有15人,可以求出只答對(duì)第一題的有25-15=10人。又已知答對(duì)第二題的有23人,用只答對(duì)第一題的人數(shù),加上答對(duì)第二題的人數(shù)就得到至少有一題答對(duì)的人數(shù):10+23=33人。所以,兩題都答得不對(duì)的有36-33=3人。
例3:某班有56人,參加語文競(jìng)賽的有28人,參加數(shù)學(xué)競(jìng)賽的有27人,如果兩科都沒有參加的有25人,那么同時(shí)參加語文、數(shù)學(xué)兩科競(jìng)賽的有多少人?
分析與解答:要求兩科競(jìng)賽同時(shí)參加的人數(shù),應(yīng)先求出至少參加一科競(jìng)賽的人數(shù):56-25=31人,再求兩科競(jìng)賽同時(shí)參加的人數(shù):28+27-31=24人。
例4:在1到100的自然數(shù)中,既不是5的倍數(shù)也不是6的倍數(shù)的數(shù)有多少個(gè)?
分析與解答:從1到100的自然數(shù)中,減去5或6的倍數(shù)的個(gè)數(shù)。從1到100的自然數(shù)中,5的倍數(shù)有100÷5=20個(gè),6的倍數(shù)有16個(gè)(100÷6=16……4),其中既是5的倍數(shù)又是6的倍數(shù)(即5和6的公倍數(shù))的數(shù)有3個(gè)(100÷30=3……10)。因此,是6或5的倍數(shù)的個(gè)數(shù)是16+20-3=33個(gè),既不是5的倍數(shù)又不是6的倍數(shù)的數(shù)的個(gè)數(shù)是:100-33=67個(gè)。
例5:光明小學(xué)舉辦學(xué)生書法展覽。學(xué)校的櫥窗里展出了每個(gè)年級(jí)學(xué)生的書法作品,其中有24幅不是五年級(jí)的,有22幅不是六年級(jí)的,五、六年級(jí)參展的書法作品共有10幅,其他年級(jí)參展的書法作品共有多少幅?
分析與解答:由題意知,24幅作品是一、二、三、四、六年級(jí)參展作品的總數(shù),22幅是一、二、三、四、五年級(jí)參展作品的總數(shù)。24+22=46幅,這是一個(gè)五、六年級(jí)和兩個(gè)一、二、三、四年級(jí)參展的作品數(shù),從其中去掉五、六兩個(gè)年級(jí)共參展的10幅作品,即得到兩個(gè)一、二、三、四年級(jí)參展作品的總數(shù),再除以2,即可求出其他年級(jí)參展作品的總數(shù)。(24+22-10)÷2=18幅。
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