(共32张PPT)
容斥问题
在计数时,必须注意没有重复,没有遗漏。为了使重叠部分不被重复计算,人们研究出一种新的计数方法,这种方法的基本思想是:先不考虑重叠的情况,把包含于某内容中的所有对象的数目先计算出来,然后再把计数时重复计算的数目排斥出去,使得计算的结果既无遗漏又无重复,这种计数的方法称为容斥原理。
容斥原理是奥数的四大原理之一,是考生们绕不过去的知识点。
通俗点理解就是在求解一个问题时,发现有部分被重复加了,那么就把重复部分减去,如果少加了,那么就把那部分补上。
容斥问题1:
两量重叠问题
基本解题方法:
A类与B类元素个数的总和= A类元素的个数十B类元素个数-既是A类又是B类的元素个数
公式变型:
既是A类又是B类的元素个数=A类与B类元素个数的总和-(A类元素的个数+B类元素个数)
A类元素的个=A类与B类元素个数的总和+既是A类又是B类的元素个数-B类元素个数
B类元素的个=A类与B类元素个数的总和+既是A类又是B类的元素个数-A类元素个数
1、一个班有45个小学生,统计借课外书的情况是:全班学生都借有语文或数学课外书.借语文课外书的有39人,借数学课外书的有32人.语文、数学两种课外书都借的有多少人?
全班45人,借语文或数学课外读物的共39+32=71(人),
超过全班人数71-45=26(人),
进而得出这26人都借了语文、数学两种课外书.
39+32-45,
=71-45,
=26(人);
答:语文、数学两种课外书都借的有26人.
2、六一班参加无线电小组和航模小组的共26人,其中参加无线电小组的有17人,参加航模小组的有 14人,两组都参加的有多少人?
把17人和14人相加,是把两组都参加的人算了两次,
所以减去总人数,就是两组都参加的人数
17+14-26=5(人)。
也可以这样解:17-(26-14)=5 人)
或14-(26-17)=5(人)
答:两组都参加的有5人。.
3、某市有1000个外语教师懂英语或俄语,其中懂英语的有750人,既懂英语又懂俄语的有200人,那么懂俄语的教师有多少人.
在懂英语的750人中有200人懂俄语,
那么就有550人只懂英语,
那么剩下的450人就肯定懂俄语了.
1000-(750-200)
=1000-550
=450(人).
答:懂俄语的教师有450人.
4、某班每个学生至少会参加音乐课和美术课的一种课程,已知38人参加音乐课,35人参加美术课,其中25人两种课程都参加。这个班一共有多少名同学?
将参加音乐课和美术课的人数加起来,共有38+35=75人
发现,两种都参加的人数被统计了两次,故
要减去25人才能求出总人数
35+38-25
=73-25
=45人
答:这个班一共有48名学生
5、课外读物征订活动结束了,(1)班有36人订了《数学王国》,有27人订了《作文天地》.每人至少订一种,其中有9人两种杂志都订了,(1)班一共有多少人?
先计算出阅两杂志的人数:6+27=63人,
因为其中有人两杂都订了,所以重复数2要减去才是班实人数.
解:6+7-9=54(人)
答:(1)班一共有54人。
6、(1)班有45人,其中24人参加了语文竞赛,28人参加了数学竞赛,11人两项比赛都参加了,(1)班有多少人两项比赛都没参加.
要求两项比赛都没参加人数,可以先求得至少参加一项竞赛的人数,
那么总人数减去至少参加一项竞赛的人数,剩下的就是没参加竞赛的人数;
由此分析:至少参加一项竞赛的人数为:24+28-11=41人,
由此即可得出两项都没参加的人数为45-41=4人.
解:45-(24+28-11)
=45-4
=4(人)
答:(1)班有4人两项比赛都没参加.
7、五班有学生60人,参加语文趣小组的有20人,参加数学兴趣小组的有28人,语,数小组都参加的有10人,这两个兴题小组都没有参加的有多少人.
参加语文兴趣小组的有20人,参加数学兴趣小组的有28人.语、数小组都参加的有10人,
根据容斥原理公式可知,
参加语文与数学兴趣小组的人共有20+28-10人,全班有60人,
所以两项都没参加的有60-(20+28-10)人.
解:60-(20+28-10)
=60-38
=22(人)
答:这两个兴趣小组都没有参加的有22人.
8、某校各年级都参加的一次奥数比赛中,五年级与六年级共有50人获奖,获奖人数中33人不是五年级的,35人不是六年级的。这次的奥数比赛中获奖的总人数是多少?
获奖人数中33 人不是五年级的,那么33人是六年级和其他年级的获奖人数和;
35人不是六年级的,那么35人是五年级和其他年级的获奖人数和。
这两者相加再减去50人得出的结果是其他年级的获奖人数的2倍,
求出其他年级的获奖人数后加上原有的五、六年级的获奖人数,就能算出这次比赛获奖的总人数。
(33+ 35-50)÷2= 9(人)
9+50= 59(人)
答:这次的奥数比赛中获奖的总人数是59人。
9、在1至1000的自然数中,不能被5或7整除的数有多少个。
能被5整除的数共有1000÷5=200(个);
能被7整除的数共有1000÷7=142(个)...6(个);
同时能被5和7整除的数共有1000÷35=2(个)...20(个)。
所以,能被5或7整除的数一共有(即重复了的共有):
200+142-28=314(个);
不能被5或7整除的数一共有
1000-314=686(个)。
*10、六年级一班有学生46人,其中36人会书法,38人会打羽毛球,37人会画画,32人会轮滑。那么这个班中至少有多少人以上四项活动都会?
先分别求出不会这四项活动的各有多少人,不会书法的有46-36 =10(人),
不会打羽毛球的有46-38=8(人),
不会画画的有46-37=9(人),
不会轮滑的有46-32=14(人),
所以至少有一个项目不会的人最多是10+8+9+ 14=41(人),
因此四项运动都会的至少有46-41= 5(人)。
容斥问题2:
三量重叠问题
基本解题方法:
A类、B类与C类元素个数的总和=
A类元素的个数十B类元素个数十C类元素个数-既是A类又是B类的元素个数-既是B类又是C类的元素个数-既是A类又是C类的元素个数+同时是A类、B类、C类的元素个数.
即:总和=A+B+C-AB-BC-AC+ABC
1、某校六(1)班有学生45人,每人在暑假里都参加体育训练队,其中参加足球队的有25人,参加排球队的有22人,参加游泳队的有24人,足球、排球都参加的有12人,足球、游泳都参加的有9人,排球、游泳都参加的有8人,问:三项都参加的有多少人?
分析:参加足球队的人数25人为A类元素,
参加排球队人数22人为B类元素,
参加游泳队的人数24人为C类元素,
既是A类又是B类的为足球排球都参加的12人
,既是B类又C类的为足球游泳都参加的9人,
既是C类又是A类的为排球游泳都参加的8人
,三项都参加的是A类B类C类的总和设为x。
注意:这个题说的每人都参加了体育训练队,所以这个班的总人数既为A类B类和C类的总和。
答案:25+22+24-12-9-8+X=45
解得X=3
2、六年级的课外小组分为美术、音乐、手工三个小组,参加美术小组有20人,参加音乐小组有24人,参加手工小组有31人,同时参加美术和音乐两个小组有5人,同时参加音乐和手工两个小组有6人,同时参加美术和手工两个小组的有7人,三个小组都参加的有3人,这个年级参加课外小组的同学共有多少人?
分析:参加美术小组的20人为A类元素,
参加音乐小组的22人为B类元素,
参加手工小组的24人为C类元素,
既是A类又是B类的为美术音乐都参加的5人
,既是B类又C类的为音乐手工都参加的6人,
既是C类又是A类的为排球游泳都参加的7人
,三项都参加的是A类B类C类的美术、音乐、手工为3。
20+24+31-5-7-6+3=60人
3、培英学校有学生1000人,其中有500人订阅了《中国少年报》,有350人订阅了《少年文艺》,有250人订阅了《数学报》,至少订阅两种报刊的有400人,订阅了三种报刊的有100人.请问:培英学校有多少人没有订报?
答此题的关键是,弄清题意,找出对应量,利用容斥原理,
先求出或订“中国年报”或订“数学报”或订“少年文艺”的总人数,
再用全校的总人数减去或订“中国少年报”或订“数学报”或订“少年文艺”的总人数
就是要求的答案.
解答: 解:1000-(500+350+250-400+100),
=1000-800,
=200(人);
答:培英学校中没有订阅任何报刊的有200人.
4、甲、乙、两三个小组学雷锋,为学校擦玻璃,其中68块玻璃不是甲组擦的,52块玻璃不是乙组擦的,且甲组与乙组一共擦了60块玻璃.那么,甲、乙、三个小组各擦了多少块玻璃?
68块玻璃不是甲组擦的,说明这68块玻璃是乙、丙两组擦的,
52 块玻璃不是乙组擦的,说明这52块玻璃是甲、丙两组擦的.
因甲乙两组共擦了60块玻璃,
那么两个丙组擦的玻璃68+52-60=60(块),
丙组擦的玻璃数.60÷2=30(块)
乙组擦了:68-30=38(块)玻璃
甲组擦了:52-30=22(块)玻璃.
5、某次数学考试共5道题,全班52人参加,若做对一题给1分,全班共得181分.已知每人至少做对1题,且做对1道题的有7人。做对2道题的人和做对3道题的人一样多,做对5道题的有6人,问做对4道题的人数是多少?
根据题干分析可知,答对2、3、4道题的人数为:52-7-6=39人,
由此设答对2道和3道的人数均为x人,
则做对4道的人数为就是39-2x人,
根据等量关系:52人一共做对181道题,列出方程解决问题.
1×7+2x+3x+4×(39-2x)+5×6=181
解得x=4
所以做对4道的人数为:
39-2×4=31(人).
答:做对4道的人数为31人.
6、在50束鲜花中,16束有月季花,15束有马蹄莲,21束有白兰花,有7束中既有月季花又有马蹄莲,有8束中既有马蹄莲又有白兰花,有10束中既有月季花又有白兰花,还有5束鲜花中,月季花、马蹄莲、白兰花都有.则50束鲜花中,上述三种花都没有的花束共有多少朵
先求出有月季花、马蹄莲、白兰花的一共有多少束,然后减去有其中2种花的束数,再加上三种花都有束数,就是三种花至少有一种的有多少束,再用总数50束,减去至少有一种的束数,就是三种都没有的束数.
解:3种花至少有一种的有:
16+15+21-7-8-10+5
=52-(7+8+10)+5
=52--25+5
=32(束)
50-32=18(束)
答:月季花、马蹄莲、白兰花三种花都没有的花束共有18束.
7、六年级2班有46名学生参加三项课外兴趣活动,其中24人参加了数学小组,20人参加了语文小组,参加文艺小组的人数是既参加数学小组又参加文艺小组人数的3.5倍,又是三项活动都参加人数的7倍,既参加文艺小组又参加语文小组相当于三项活动都参加人数的2倍,既参加数学小组又参加语文小组的学生有10人。请问:参加文艺小组的学生有多少人?
这里涉及了三个对象:数学小组、语文小组、文艺小组,
然而从题目的叙述来看,在容斥原理的等式中都涉及了一个关键的量,
即三项活动都参加人数。因
而必须先求出这个三项活动都参加人数。再利用参加文艺小组的人数与它的关系即可求解。
设三项活动都参加人数为x,
根据题意得参加文艺小组的人数为7x,
既参加数学小组又参加文艺小组的人数为7x÷3.5=2x,
既参加文艺小组又参加语文小组的人数为2x。
可得46-4x=24+20-10,
x=3,
所以:参加文艺小组的学生有7x=21 人。
容斥问题进阶练习题
基本解题方法:
公式1:
A类与B类元素个数的总和= A类元素的个数十B类元素个数-既是A类又是B类的元素个数
公式2:
A类、B类与C类元素个数的总和=
A类元素的个数十B类元素个数十C类元素个数-既是A类又是B类的元素个数-既是B类又是C类的元素个数-既是A类又是C类的元素个数+同时是A类、B类、C类的元素个数.
即:总和=A+B+C-AB-BC-AC+ABC
1、某班有学生45人,其中有28人学习钢琴,有35人学习电脑,有37人学习美术,有40人上奥校,那么可以肯定,这个班至少有多少个学生以上四项内容都学了?
换个角度可理解为:
没学钢琴的人数:45-28=17(人),
没学电脑的人数:45-35=10(人),
没学美术的人数:45-37=8(人),
没学奥数的人数:45-40=5(人),
那么没学其中一项最多有:17+10+8+5=40(人),
剩下的人必须全部都学,45-40=5(人),即是至少四项都学的人数为5人.
答:这个班至少有5个学生以上四项内容都学了.
2、新年联欢会上,共有90人参加了跳舞、合唱、演奏三种节目的演出.如果只参加跳舞的人数三倍于只参加合唱的人数;同时参加三种节目的人比只参加合唱的人少7人;只参加演奏的比同时参加演奏、跳舞但没有参加合唱的人多4人;50人没有参加演奏;10人同时参加了跳舞和合唱但没有参加演奏;40人参加了合唱;那么,同时参加了演奏、合唱但没有参加跳舞的有多少人.
只参加合唱的和只参加跳舞的人数和为:50-10=40(人),
所以只参加合唱的有10人,那么只参加跳舞的人数为30人,
所以参加了合唱的人中同时参加了演奏、合唱但没有参加跳舞的有:40-10-10-3=17(人),
答:同时参加了演奏、合唱但没有参加跳舞的有17人.
3、图书室有100本书,借阅图书者需要在图书上签名.已知在100本书中有甲、乙、丙签名的分别有33,44和55本,其中同时有甲、乙签名的图书为29本,同时有甲、丙签名的图书有25本,同时有乙、丙签名的图书有36本.问这批图书中最少有多少本没有被甲、乙、丙中的任何一人借阅过.
三个人一共看过的书的本数是:
甲+乙+丙-(甲乙+甲丙+乙丙)+甲乙丙
=33+44+55-(29+25+36)+甲乙丙=42+甲乙丙,
当甲乙丙最大时,三人看过的书最多,
因为甲、丙共同看过的书只有25本,比甲乙和乙丙共同看到的都少,
所以甲乙丙最 多共 同看过25本.
三人总共看过最多有
42+25=67(本),
都没看过的书最少有:
100-67=33(本)
答:这批图书中最少有 33本没有被甲、乙、丙中的任何一人借阅过.
4、甲、乙.两三人共解出100道数学题,每人都解出了其中60道题,现将其中只有一人解出的题叫做难题,三人都能解出的题叫做容易题,容易题与难题相差几道题.
根据题意,除了难题和容易题,还有普通题,
利用题目中“甲、乙、丙三人共解出100道数学题,每人都解出了其中60道题,
现将其中只有一人解出的题叫做难题,三人都能解出的题叫做容易题”
列出关系式即可解答.
根据题意分析:难题+普通题+容易题= 100①;
1×难题+2×普通题+3×容易题=3X60=180②;
①×2-②可得:难题容易题=200-180=20(题)
故答案为容易题与难题相差20题.
5、某班共有30名男生,其中20人参加足球队。12人参加篮球队,10人参加排球队.已知没一个人同时参加3个队,且每人至少参加一个队,有6人既参加足球队又参加篮球队。有2人既参加篮球队又参加排球队,那么既参加足球队又参加排球队的有几人.
设既参加足球队又参加排球队的人数为x,则依容斥原理,有20+12+10-6-2-x=30,解方程即可.
[解答]解:如图所示,设既参加足球队又参加排球队的人数为x,
则依容斥原理,有20+12+10-6-2-x=30,解得x=4.
排球队10人
X 2
足球队 6 篮球队
20人 12人
6、某校男生人数占学生总数的45%,会游泳的学生占学生总数的54%,男生中会游泳的占72%。那么,在全体学生中,不会游泳的女生点___%.
由于男生人数占总人数的45%,男生中会游泳的占72%,
所以在全体学生中,会游泳的男生占45%x72%=32.4%;
则在全体学生中会游泳的女生占54%-32.4%=21.6%;
设全体学生为单位“1”,由于男生人数占总人数的45%,则女姓占全体学生的1-45%=55%
5则不会游泳的女生有55%-21.6%=33.4%.
7、学校音乐兴趣小组有37人,其中有20人会手风琴,16人会钢琴,24人会电子琴,既会手风琴又会钢琴的8人,既会电子琴又会钢琴的10人,即会手风琴又电子琴的8人,这三种琴都不会的至多有多少人.
要想三种琴都不会的最多,就要让会弹琴的人数尽量的少,
有20人会手风琴,24人会电子琴,而这两种都会的人是8人,
所以会这两种琴的人共有:20+24-8=36(人)
会弹钢琴的16人同时有10人会电子琴,8人会手风琴,(10+8)-16=2(人),
所以有2人三种琴都会:也就是说,会弹琴的人最少有36人
则不会弹琴的人最多有:38-36=2(人).
8、学校艺术团共有团员45人,其中有22名同学会弹钢琴,27名同学会拉小提琴,而两样都会的同学人数恰好是两样都不会的同学人数的3倍,则至少会其中一样的同学有几名.
[分析]设两样都不会的为x人,都会则为3x人,根据共有团员45人,
可得:22-3x+27-3x+3x+x=45,
解方程求出两样都不会的人数,用45减去两样都不会的人数即可求出至少会其中一样的同学的人数.
解:设两样都不会的为x人,都会则为3x人,由题意可得:
22-3x+27-3x+3x+x=45
解得x=2
所以至少会其中一样的同学有:45-2=43(人);
答:至少会其中一样的同学有43名
9、学羊村小学六年级进行一次数学测验,测验共有15道题,如果小喜喜、小沸沸、小美美、小懒懒都答对的题目分别是11道、12道、13道、14道.那么他们四人都答对的题目最少有__道.
解:四个人答错的题目分别是4道、3道、2道、1道,
四个人一共错了:4+3+2+1=10(道),
令4个人错的题都不一样,则四个人同对的题最少,
所以,四个人共同做对的题至少有:15-10=5(道);
答:他们四人都答对的题目最少有5道.
10、冬冬、阿奇和小悦用一根木棍做游戏,冬冬先用红笔在木棍上做标记,将木棍12等分:阿奇再用蓝笔在木棍上做标记,将木棍20等分:最后小悦用黑笔在木棍上做标记,将木棍30等分,此时按标记将木棍锯开,那么所锯成的小段中长度最短的共有几段。
解:10,12,15的最小公倍数是60,
设木棍60厘米,60÷12=5(厘米),60÷15=4(厘米),60÷30=2(厘米),
12等分的为第一种刻度线,共12-1=11(条),
20等分的为第二种刻度线,共20-1=19(条)。
30等分的为第三种刻度线,过30-1=29(条),第一种与第二种刻度线重合的条数:5和4的最小公倍数是20,60÷20-1=3-1=2(条),
第一种与第三种刻度线重合的条数:5和2的最小公倍数是10,60÷10-1=6-1=5(条),
第二种与第三种刻度线重合的条数:4和2的最小公倍数是4,60÷4-1=15-1=14(条),
三种刻度线重合的没有,6、5和4的最小公倍数是60,
因此,共有刻度线11+19+29-2-5-14=38(条),木棍总共被锯成38+1=39(段);
答:木棍总共被锯成39段.
11、在1至1000的所有自然数中,不能被2、3、5、整除的数有多少?
被2整除,即 两个两个地数有多少组,1000\2=500 (\表示除后取整数部分)
被3整除,即 三个三个地数有多少组,1000\3=333
被5整除,即 五个五个地数有多少组,1000\5=200
被2和3同时整除,即 六个六个地数, 1000\6=166
被2和5同时整除,即 十个十个地数, 1000\10=100
被3和5同时整除,即 十五个十五个的数,1000\15=66
被2、3和5同时整除,即三十个三十个地数,1000\30=33
以上条件中不重复的数有 500+333+200-166-100-66+33=734
(里面已重复减掉了2、3、5同时整除的数,所以最后还是要加上33)
所以,不能被2、3、5任何一个数整除的个数为
1000-734=266 个