4升5~8第八讲：容斥原理之重叠问题

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1、实用标准文档第八讲：容斥原理之重叠问题一、导入 文氏图文氏图，也叫“维恩图”，是由英国著名数学家Venn发明的．维恩（公元1834年8月4日─公元1923年4月4日）十九世纪英国著名的数学家和哲学家，生于英国赫尔．他1883年获得理学博士学位，同年被选为英国皇家学会会员．维恩最主要的成就是系统解释并发展了几何表示的方法，也就是发明了文氏图．他作出一系列简单闭曲线（圆或更复杂的图形），将平面分为许多间隔．利用这种图表，维恩阐明了演绎推理的基本原理．为了进一步明确起见，他还引入了一些数学难题作为实例．虽然在维恩之前，莱布尼茨（Leibniz）已系统地运用过这类逻辑图，但

2、今天这种逻辑图仍称作“维恩图”另外，维恩在概率论和逻辑学方面也有很大贡献，他的著作——《机会逻辑》和《符号逻辑》，在19世纪末20世纪初曾享有很高的声誉．除了数学以外，维恩还有一项较为特别的技能——制作机器．他曾制作过一部板球发球机，当澳洲板球队在1909年到访剑桥大学时，维恩的机器依然运作正常，并使他们其中一位成员打空四次．什么是容斥原理？这一讲我们主要学习和“包含”与“排除”有关的问题，这样的问题在生活中就有不少，比如吃瓜子．我们说吃掉了一斤瓜子，指的是带壳的瓜子，并非真的吃到肚子里一斤，因为这一斤中还“包含”着瓜子壳．如果要计算到底吃了多少，最简单的方法就是称

3、一称瓜子壳，用原来的一斤“排除”掉瓜子壳的重量．瓜子的例子相对简单，一斤瓜子里一部分是瓜子仁，另一部分就是瓜子壳，两者各不相关．但本讲要学习的包含与排除问题要复杂一些，各部分之间会有重叠．比如一个办公室中每个人都至少爱喝茶或咖啡中的一种，已知有7个人爱喝茶，10个人爱喝咖啡，那能不能就说办公室里有17个人呢？显然不能，因为可能有一些人既爱喝茶也爱喝咖啡，如果直接将喝茶的人数和喝咖啡的人数相加，会把既爱喝茶又爱喝咖啡的人计算2次，计算人数的时候要把这一部分减去才行．文案大全实用标准文档比如，如果有3个人既爱喝茶又爱喝咖啡，那总的人数就应该是7+10−3=14人．这就是

4、我们今天要来研究的问题——有重叠的计数问题，即包含与排除问题．研究这种问题通常需要画出示意图，这样的示意图又叫做文氏图，下面我们就用文氏图推导两个对象的容斥原理公式．两个量之间的重叠例1、某班有34名同学参加了学校的运动会，其中有17名参加了跳绳，有20名参加了拔河，问：及参加了跳绳又参加了拔河的又多少人？如右图所示，如果要计算三个部分的总数，直接计算A+B就会算多了，而多算的正好是共同部分，只要把多算的减掉就可以了．上述分析总结成公式就是：这个公式就是两个对象的容斥原理．17+20-34=37-34=3（人）答：即参加跳绳又参加拔河的同学有3人。练一练1、五年级有

5、122名学生参加语文、数学考试，每人至少有一门功课的成绩是优秀，其中语文成绩优秀的有65人，数学优秀的有87人．语文、数学都优秀的有多少人？2、在一次数学测试中有两道题全班同学都至少答对一题，答对第一题的有33人，答对第二题的又38人，两题都答对的又15人，问全班又多少人？文案大全实用标准文档3、学校文艺组每人至少会演奏一种乐器。已知会拉手风琴的有24人，会弹电子琴的有17人，其中两种乐器都会的有8人，这个文艺组一共有多少人？挑战思维1、为了参加一次竞赛，某班46人中，每人至少参加一项。其中有20人参加语文兴趣小组，，参加语文同时又参加数学兴趣小组的有2人，两项都没

6、有报的有10人，那么参加数学兴趣小组的有多少人？换个思路想一想至少报一项的有多少人？三个量之间的重叠1、某单位元旦期间组织旅游，每人至少说出一个想去的地方。其中想去海南的有42人，想去桂林的有44人，想去港澳的有36人，既想去海南又想去桂林的有12人，既想去桂林又想去港澳的有8人，既想去海南又想去港澳的有10人，三个地方都想去的有4人。问这个单位一共有多少人？（42=44+36）-12-8-10+4=122-（12+8+10）+4=122-30+4=96（人）答：这个单位一共有96人。文案大全实用标准文档方法总结：（1）三个量的重叠问题中，如果是全部参与，则总人数等

7、于参加三项的人数和减去同时参加两项的人数和，再加上同时参加的三项人数。（2）三个量的重叠问题中，如果是部分参与，则总人数等于至少参加一项的人数和三项都没有参加的人数和，如果都参加了，总数等于三个量的和减去两两重叠的部分，在加上三个量重叠的部分。公式：s=a+b+c-ab-bc-ac+abc部分参与公式：s=a+b+c-ab-bc-ac+abc+d（d是三项都没有参加的人数）练一练1、学校对150名大学生做关于《业余生活》的调查，统计到喜欢看电影的有63人，喜欢玩球的有66人，喜欢读书的有54人，既喜欢看电影又喜欢玩球的有18人，既喜欢玩球又喜欢读书的有12人，既