容斥原理和抽屜原理是公務員考試行測科目數(shù)學運算部分的“?汀,了解此兩種原理不僅可以提高做題效率,還可以提高自己的運算能力,掃平所有此類計算題。在此進行詳細解讀。
一、容斥原理
計數(shù)時要保證無一重復、無一遺漏。為了使重疊部分不被重復計算,在不考慮重疊的情況下,把包含于某內容中的所有對象的數(shù)目先計算出來,然后再把計數(shù)時重復計算的數(shù)目排斥出去,使得計算結果既無遺漏又無重復,這種計數(shù)的方法稱為容斥原理。
1.兩個集合的容斥原理
如果被計數(shù)的事物有A、B兩類,那么,先把A、B兩個集合的元素個數(shù)相加,發(fā)現(xiàn)既是A類又是B類的部分重復計算了一次,所以要減去。如圖所示:
公式:A∪B=A+B-A∩B
總數(shù)=兩個圓內的-重合部分的
【例1】一次期末考試,某班有15人數(shù)學得滿分,有12人語文得滿分,并且有4人語、數(shù)都是滿分,那么這個班至少有一門得滿分的同學有多少人?
【解析】數(shù)學得滿分人數(shù)→A,語文得滿分人數(shù)→B,數(shù)學、語文都是滿分人數(shù)→A∩B,至少有一門得滿分人數(shù)→A∪B。A∪B=15+12-4=23,共有23人至少有一門得滿分。
2.三個集合的容斥原理
如果被計數(shù)的事物有A、B、C三類,那么,將A、B、C三個集合的元素個數(shù)相加后發(fā)現(xiàn)兩兩重疊的部分重復計算了1次,三個集合公共部分被重復計算了2次。
如圖所示,灰色部分A∩B-A∩B∩C、B∩C-A∩B∩C、C∩A-A∩B∩C都被重復計算了1次,黑色部分A∩B∩C被重復計算了2次,因此總數(shù)A∪B∪C=A+B+C-(A∩B-A∩B∩C)-(B∩C-A∩B∩C)-(C∩A-A∩B∩C)-2A∩B∩C=A+B+C-A∩B-B∩C-C∩A+A∩B∩C。即得到:
公式:A∪B∪C=A+B+C-A∩B-B∩C-C∩A+A∩B∩C
總數(shù)=三個圓內的-重合兩次的+重合三次的
【例2】某班有學生45人,每人都參加體育訓練隊,其中參加足球隊的有25人,參加排球隊的有22人,參加游泳隊的有24人,足球、排球都參加的有12人,足球、游泳都參加的有9人,排球、游泳都參加的有8人,問:三項都參加的有多少人?
【解析】參加足球隊→A,參加排球隊→B,參加游泳隊→C,足球、排球都參加的→A∩B,足球、游泳都參加的→C∩A,排球、游泳都參加的→B∩C,三項都參加的→A∩B∩C。三項都參加的有A∩B∩C=A∪B∪C-A-B-C+A∩B+B∩C+C∩A=45-25-22-24+12+9+8=3人。
3.用文氏圖解題
文氏圖又稱韋恩圖,能夠將邏輯關系可視化的示意圖。從文氏圖可清晰地看出集合間的邏輯關系、重復計算的次數(shù),最適合描述3個集合的情況。
【例3】某班有50 位同學參加期末考試,結果英文不及格的有15 人,數(shù)學不及格的有19 人,英文和數(shù)學都及格的有21 人。那么英文和數(shù)學都不及格的有( )人。
A.4 B.5 C.13 D.17
【解析】如圖所示,按英文及格、數(shù)學及格畫2個圓圈,根據題干條件確定它們重疊。
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