方法线路 M16 · 什么时候用?为什么用?

抽屉原理

东西比抽屉多,就一定有抽屉里不止一个。难的不是这句话,而是怎样造抽屉。

📖 配合《解题方法与策略》§4.1阅读

一个想法,一张图从 1~10 里挑数,但不许有两个数加起来等于 11。你最多能挑几个?挑不动了再“打开抽屉”。

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一句话

把 个苹果放进 个抽屉,至少有一个抽屉里有两个或更多。

道理只有一行:假如每个抽屉最多一个,总共最多 个,放不下 个。

这句话谁都懂。真正的功夫在于:题目里没有现成的抽屉,要你自己造。造得好,“同一个抽屉里的两个”正好就是题目想要的那两个。

先猜后证

从 中任意取出 个数。其中一定有两个数的和等于 吗?

先选定答案,才能看到结论。

例:1~10 里取 6 个数,必有两数之和为 11

第 1 / 4 步
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  1. 先试着躲开

    挑 。任何两个加起来最多是 ,没有撞上。 个是躲得开的。

用抽屉原理解题,其实是回答三个问题:苹果是什么?抽屉是什么?同屉的两个意味着什么?

第 1 站 · 造抽屉(卷七)

有时候抽屉藏得深一点。

从 中任取 个数,证明:其中一定有一个数是另一个数的倍数。

每个正整数都能写成“奇数 × 若干个 ”。把奇数部分相同的数关在一起:同屉的两个数,大的一定是小的的 倍、 倍或 倍。

例:1~10 里取 6 个数,必有倍数关系

第 1 / 4 步
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  1. 先试着躲开

    挑 。这五个数里,没有谁是谁的倍数。

第 2 站 · 剩余系(卷六)

整数除以 ,余数只有 这 种。余数就是天然的抽屉,同屉的两个数,差是 的倍数。

例:任取 6 个整数,必有两个的差是 5 的倍数

第 1 / 3 步
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  1. 抽屉:余数

    按除以 的余数分类,共 个抽屉。这里只画出了 到 ,别的整数也一样进这五个抽屉。

抽屉还可以连用两次。

例:任意 5 个整数中,必有 3 个的和是 3 的倍数

第 1 / 4 步
  1. 抽屉:除以 3 的余数

    个整数放进“余 、余 、余 ”三个抽屉。分两种情况。

第 3 站 · 图形里的抽屉(卷四)

几何里的抽屉是小块区域:把图形切成几块,同一块里的两个点离得不会太远。

在边长为 的正方形里(含边界)任意放 个点。

先猜后证

想让这 个点互相离得尽量远。“最近的两个点之间的距离”最大能做到多少?

先选定答案,才能看到结论。
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拖动五个点,想办法让“最近的两点”超过 。做不到的话,看看哪个小格里挤了两个点。

这里的勾股定理只用了一次:边长为 的正方形,对角线长 。真正起作用的是“”。

练一练

练习 1基础

从 中至少取出多少个数,才能保证其中有两个数的和等于 ?

练习 2提高

至少要取多少个整数,才能保证其中必有两个数的差是 的倍数?

练习 3挑战

从 中至少取出多少个数,才能保证其中有一个数是另一个数的倍数?

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展品

进了同一个抽屉,却不是题目要的性质

错误的做法:任取 个整数,按除以 的余数放进 个抽屉,必有两个数同余。所以必有两个数的和是 的倍数。
错在哪里?先想一想,再打开

病因 同余的两个数,差是 的倍数,和却未必。比如 都余 ,任何两个的和都余 。抽屉没造错,结论读错了。

正确的做法:先想清楚“同一个抽屉里的两个”到底满足什么。余数抽屉给出的是:必有两个数的差是 的倍数。原来关于“和”的说法本身就是错的,上面那 个数就是反例。

「造抽屉之前,先问同屉的两个意味着什么」

展品

平均数忘了“再加一”

错误的做法: 个苹果放进 个抽屉, 余 ,所以至少有一个抽屉里有 个苹果。
错在哪里?先想一想,再打开

病因 这句话没说错,但说少了。如果每个抽屉都不超过 个,总共最多 个,放不下 个。所以能保证的是 个。

正确的做法:用反证法数一数:假设每个抽屉至多 个,则至多 。所以至少有一个抽屉里有 个。有余数时,商要加 。

「假设每屉都不够多,看总数装不装得下」

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同一个想法,在不同的地方各用一次。

  1. 抽屉原理卷七《组合趣题》第 2 章
  2. 剩余系及其应用卷六《整除、同余与不定方程》§2.2
  3. 三角形的基本概念和性质卷四《三角形与四边形》第 1 章