方法站 · 什么时候用?为什么用?

组合最值

“最多是几”要答两遍:摆得出这么多,再证明不能更多。两头夹住才算完。

📖 配合《组合趣题》第 5 章阅读M6 放缩线M20 极端原理线M21 从局部到整体线

到这里之前,先经过:操作与游戏(方法)

一个想法,一张图在 6×6 的棋盘上放“王”,谁也不能挨着谁(斜着挨也不行)。先尽量多放;再选一种切棋盘的办法来论证。看下面的尺子,两个箭头能碰到一起吗?

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一句话

“最多是 ”是两句话:① 真的能做到 (给出构造);② 不可能超过 (给出论证)。 少了哪一句,都只是猜。

把两句话画在一把尺子上:构造从左边往右推,论证从右边往左压,中间是“还不知道”的地带。两个箭头碰在一起,题才算解完。

6×6 棋盘上最多放几个互不相邻的王

第 1 / 5 步
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  1. 先随手摆

    随便摆 个,互不相邻。于是我们知道:答案至少是 。构造每进一步,左边的箭头往右走一步。

论证常用的办法是从局部到整体:把整体切成小块,每一小块里“最多几个”一眼就能看出来,再加起来。切法就是抽屉原理里的“造抽屉”。

先猜后证

换成 的棋盘。最多能放几个互不相邻的王?

个
先选定答案,才能看到结论。

下面四站,问题不同,“两头夹”的办法完全一样。

第 1 站 · 棋盘:象

象沿斜线走。 的棋盘上,最多放几个互不攻击的象?

先摆。然后试三种切法:按行切几乎没用;按斜线切得到一个上界;再细一点,还能压掉 。

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“斜线,两个角并成一块”:左下角和右上角各自是一条只有 格的斜线,但它们俩在另一个方向的同一条斜线上,会互相攻击,所以合起来也只能放 个。

沿同一方向的斜线有 条,每条最多 个象,上界是 。可是其中两条只有一格——就是两个对角——而这两格互相攻击,不能同时用。上界压到 。构造:第一行放满 个,最后一行放中间 个。

第 2 站 · 数集:差不能是 4

从 里选数,任何两个数的差都不等于 。最多能选几个?

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有两种分法都能把上界压到同一个数。它们各自把哪些数关在了一起?

把相差 的数配对:,,共 对,每对最多选 个,所以最多 个。构造: 和 。

第 3 站 · 数集:不许有两倍

从 里选数,不许出现一个数是另一个数的 倍。最多能选几个?

先猜后证

先猜:最多能选几个?(“全选奇数”能选 个,还能更多吗?)

先选定答案,才能看到结论。

第 4 站 · 反过来:最少要几个

求最小值时,方向正好反过来:构造说“这么少就够了”,论证说“再少不行”。

一个卫兵能看住自己站的那格和周围一圈。看住整个 的院子,最少要几个卫兵?

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先放卫兵把院子看满,越少越好。再切到“放证人格”:挑几个格子,让任何位置的卫兵都没法同时看到其中两个。

四个角就是很好的证人:能看到左上角的卫兵只能站在左上的 里,他离其他三个角都太远。四个角各需要一个不同的卫兵,所以至少 个。而站在第 2、第 5 行与第 2、第 5 列交叉处的 个卫兵,正好各管一个 的区域,看住了全部 格。

如果上界没人接得住

Break it

反例实验室:去掉一个条件

结论:这个上界就是答案

切成 的方块,上界是 。摆出 个王,尺子合上。

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练一练

练习 1基础

的棋盘上,最多能放多少个互不相邻(包括斜着相邻)的王?

练习 2基础

的棋盘上,最多能放多少个互不攻击的车?(车攻击同一行、同一列的所有格子。)

练习 3提高

从 里选出一些数,使任何两个数的差都不等于 。最多能选多少个?

练习 4提高

的棋盘上,最多能放多少个互不攻击的象?

练习 5挑战

第 4 站的卫兵问题换成 的院子。最少需要多少个卫兵?

错误博物馆 · 本站展品

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展品

只有上界,没有构造

错误的做法: 的棋盘上放互不相邻的王。每一行最多放 个,共 行,所以最多能放 个。
错在哪里?先想一想,再打开

病因 “不超过 ”是对的,但没有人摆得出 个:上一行放了 个,下一行就几乎没地方了。一个达不到的上界不是答案。

正确的做法:把棋盘切成 个 的方块,每块最多 个王,上界是 ;再真的摆出 个。两边相等,答案才是 。

「上界必须有一个构造接住它」

展品

“再也加不进去了”不等于“最多”

错误的做法:我在 的棋盘上摆了 个互不相邻的王(都摆在第 2、第 4 行和第 2、第 4 列的交叉处),发现哪里都加不进第 个了,所以最多是 个。
错在哪里?先想一想,再打开

病因 加不进去,只说明这一种摆法到头了。换一种摆法——摆在第 1、3、5 行和第 1、3、5 列的交叉处——可以放 个。

正确的做法:“最多”需要一个对所有摆法都成立的论证(比如切块),而不是对自己这一种摆法的观察。

「走进死胡同,不代表已经走得最远」

展品

用来论证的“证人”彼此不独立

错误的做法: 的院子,第一行的 格每格都要有卫兵看着,所以至少要 个卫兵。
错在哪里?先想一想,再打开

病因 一个卫兵能同时看住同一行里挨着的 格。“每格都要有人看”推不出“每格要一个专门的人”。

正确的做法:挑彼此离得足够远的格子当证人:四个角。任何一个卫兵都只能看到其中一个角,所以至少要 个卫兵——而 个真的够。

「数“至少要几个”时,先确认一个不能顶两个」