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容斥原理的补充题型--极端容斥

(2017-03-27 18:28:17)
分类: 公考常识

极端容斥这个是我在网络上看到的一些老师的叫法,我个人更倾向于把这种题型叫做容斥极值问题。

怎么样的极值呢?两种题型,在容斥原理的外壳下,问你符合条件的最多有多少,或者最少有多少,这就是容斥原理极值问题。从具体上来说,其实只有两道题,因为手头没有原题,我就给大家举例子来说明下:


某公司有N个人,其中会书法的有A个人,会唱歌的有B个人,会跳舞的有C个人,问会其中两样的最多有多少人?三样都会的最少有多少人?


这就是容斥问题极值题型。怎么求解呢?我们分成两个题型来解释。


第一个题型,会两样的最多有多少?

解题的核心:只会一样的和三样都会的人数一定要少!

第一道题:

公司有100人,会书法的10人,会唱歌的15人,会跳舞的16人,问会其中两样的有多少人?

这个题目我给大家列一个表大家一看就明白了

http://img8.wtoutiao.com/mmbiz/TYyZ718TA98QMu3HgdCXS0PF8x1PJfCSROpSGWXCM2S0wIQFfWXAz6K2eULWuLUfXCYqKc0Ua8j7f0aFaVwiawg/0?wx_fmt=png
因为总人数是足够多的,100人,那么我们就可以这样来列出一个表格,的到最多有20个人符合条件。

大家想一想,如果会书法的人再多一个的话?是不是答案就是21了?那如果再在此基础上多一个呢?其实还是21个!

所以第一种题型的第一种情况:总量足够大的时候:符合两个条件的最多有满足一种条件的人数总和的一半!(向下取整

计算公式(以基本题型上给出的总量N,满足条件数分别为ABC为例):

(A+B+C)/2


第二道题:

公司有18人,会书法的10人,会唱歌的15人,会跳舞的16人,问会其中两样的有多少人?

这里大家注意到了,总人数才18个人,那么上面那个表格的列数就收到了限制,最多只能是18列,这时候我们怎么来排布呢?

http://img8.wtoutiao.com/mmbiz/TYyZ718TA98QMu3HgdCXS0PF8x1PJfCS9fGFLHbVMo9OeElJADJpb9fw3dicRycMwT2TibbLWtQW4OWSALnia1XjQ/0?wx_fmt=png
发现了吗?这个时候就像是我们做图形推理的位置类一样,右面没位置了,往下走,结果答案是:13个人。

从上面这个表格,其实细心的同学发现了,什么时候会发生这种情况呢?满足其中一个条件的总数超过了总量的2倍,也就是说人次>2*人数。

计算公式(以基本题型上给出的总量N,满足条件数分别为ABC为例):

3M-(A+B+C)


第三道题:

公司有100人,会书法的10人,会唱歌的5人,会跳舞的16人,问会其中两样的有多少人?

细心的同学发现了,跳舞的人数比其他两个加起来的都多,按照第一种情况的假设来列表的话好像变成了:

http://img8.wtoutiao.com/mmbiz/TYyZ718TA98QMu3HgdCXS0PF8x1PJfCSsovSFmG0XRTgwVLGFv5HYP4eibTicdbx1L9mUiaVjXMFzOgNEphEYiaiahQ/0?wx_fmt=png
于是乎,答案变成了10+5=15!

的的确确,这就是此种题型的第三个情况!

当A>B+C的时候,满足两个条件的人数最多就是B+C


以上就是关于满足两种条件最多有多少的题型,三种情况大家是不是都理解了呢?我想,如果单靠描述可能有点难,理解了上面的表格,应该就很容易了!


接下来我们看前面讲到的第二个类型,就是满足三个条件的最少有多少?


某公司有N个人,其中会书法的有A个人,会唱歌的有B个人,会跳舞的有C个人,问三样都会的最少有多少人?


剖析:从题目中我们知道,三样都会的人数最少,也就是A∩B∩C最小!

想到了什么???文氏图!!!

用-A -B和-C来表示的三集合容斥问题的文氏图!

http://img8.wtoutiao.com/mmbiz/TYyZ718TA98QMu3HgdCXS0PF8x1PJfCSCSWqEnWich81QEfstPdwibSeGrpyqhTS9fV6tM0ewHviandBeUKibovwHg/0?wx_fmt=png
对了,就是这张图!

A、B、C是确定的,是不是-A,-B,-C也都是确定了呢?没错,分别是N-A,N-B,N-C。而要想A∩B∩C最小,那么是不是就意味中中间这3个非集合代表的圈圈霸占的面积要足够大?

如此,事情就变得简单了,想想我们前面讲的图示法里面提到的那一题,"至少多少人不能参加面试!"


于是乎只要-A,-B,-C不想交即可!

他们三个圈圈占的面积自然就是

(-A)+(-B)+(-C)

A∩B∩C=N-[(-A)+(-B)+(-C)]


自然就可以知A∩B∩C的最小值就是A+B+C-2N


同样以上面的题目为例:

公司有100人,会书法的50人,会唱歌的70人,会跳舞的90人,问会其中两样的有多少人?

秒杀,答案是50+70+90-200=10人。

这里我想肯定有的人要问了,如果跳舞的只有50人呢?

意思也就是50+70+50<200怎么搞?

那自然三种都会的最少人数为0了,千万别忘了最少两个字哦~


至此,容斥问题的内容就全部给大家讲完了,回复容斥原理,可以看到关于二集合、三集合以及极值相关的所有容斥问题解题方法!

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