【解析】 5个点的分布是任意的。如果要证明“在边长为1的等边三角形内(包括边界)有5个点,那么
这5个点中一定有距离不大于的两点”,则顺次连接三角形三边中点,即三角形的三条中位线,可以分原等边三角形为4个全等的边长为的小等边三角形,则5个点中必有2点位于同一个小等边三角形中(包括边界),其距离便不大于0.5。可以继续拓展:边长为1的等边三角形内,若
1有n2?1个点,则至少存在2点距离小于.
n
【巩固】 在边长为1 的正方形内任意放入九个点,求证:存在三个点,以这三个点为顶点的三角形的面
积不超过0.125
【解析】 如图,用9个点四等分正方形,得到四个面积都为0.25的正方形,我们把四个面积为0.25的正方
形看成4个抽屉,9个点看成苹果,因此必有三个点在一个面积为0.25的正方形内,如果这三点恰好是正方形的顶点,则三角形的面积为0.125,如果这三点在正方形内部,则三角形的面积小于0.125,因此存在三个点,以这三个点为顶点的三角形的面积不超过0.125 【巩固】 在边长为3米的正方形中,任意放入28个点,求证:必定有四个点,以它们为顶点的四边形的
面积不超过1平方米.
【解析】 将大正方形分成9个边长为1米的小正方形,则9个小正方形为“抽屉”,有:28?9?3?1,
则必有一个小正方形里(上)至少有3?1?4(个)点,若这四个点恰好落在这个小正方形的四个顶点,那么以这4个点为顶点的四边形的面积为1平方米;若有一个点落在正方形的内部或边上,则面积将小于1平方米.综上所述,不论怎么放,必定有四个点,以它们为顶点的四边形的面积不超过1平方米.
【巩固】 在一个矩形内任意放五点,其中任意三点不在一条直线上。证明:在以这五点为顶点的三角形
中,至少有一个的面积小于矩形面积的四分之一。
【解析】 如右图,将长方形按中线分为两部分,则由抽屉原理知必然有3个点在同一个区域,那么由这3
个点所构成的三角形的面积必然小于该区域的一半,即长方形面的四分之一。
【例 37】 在一个直径为2厘米的圆内放入七个点,请证明一定有两个点的距离不大于1厘米 【解析】 将圆分成六个面积相等的扇形,这六个扇形可以看成六个抽屉,七个点看成七个苹果,这样必有
一个抽屉有两个苹果,即一定有两个点的距离不大于1厘米
【巩固】 平面上给定17个点,如果任意三个点中总有两个点之间的距离小于1,证明:在这17个点中必
有9个点可以落在同一半径为1的圆内。
O1O2 【解析】 如果17个点中,任意两点之间的距离都小于1,那么,以这17个点中任意一点为圆心,以1为
半径作一个圆,这17个点必然全落在这个圆内。如果这17点中,有两点之间距离不小于1(即大于或等于1),设这两点为O1、O2,分别以O1、O2为圆心,1为半径作两个圆(如图)。把这两个圆看作两个抽屉,由于任意三点中总有两个点之间的距离小于1,因此其他15个点中每一点,到
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O1、O2的距离必有一个小于1。也就是说这些点必落在某一个圆中。根据抽屉原理必有一个圆至少包含这15个点中的8个点。由于圆心是17个点中的一点,因此这个圆至少包含17个点中的9个点。
【例 38】 9条直线的每一条都把一个正方形分成两个梯形,而且它们的面积之比为2∶3。证明:这9 条
直线中至少有3 条通过同一个点。
AN HDEPQFBGMC
【解析】 设正方形为ABCD,E、F分别是AB,CD的中点。设直线MN把正方形ABCD分成两个长方
形ABMN和CDNM,并且与EF相交于P(如图),长方形ABMN的面积:长方形CDNM的面积?2:3,如果把直线MN绕P点旋转一定角度后,原来的两个长方形就变成两个梯形,根据割补法两个梯形的面积比也为2:3,所以只要直线MN绕P点旋转,得到的两个梯形的面积比为2:3,所以将长方形分成2:3的两个梯形必定经过P点,同样根据对称经过Q点的直线也是满足条件的直线,同理我们还可以找到把长方形分成上下两个梯形的两个点这样,在正方形内就有4个固定的点,凡是把正方形面积分成两个面积为2∶3 的梯形的直线,一定通过这4点中的某一个。我们把这4个点看作4个抽屉,9条直线看作9个苹果,由抽屉原理可知,9?4?2?1,所以,必有一个抽屉内至少放有3个苹果,也就是,必有三条直线要通过一个点。 【例 39】 如图,能否在8行8列的方格表的每一个空格中分别填上1,2,3这三个数,使得各行各列及
对角线上8个数的和互不相同?并说明理由.
【解析】 从问题入手:因为问的是和,所以就从和的种类入手。由1,2,3组成的和中最小为8?1?8,
最大的为8?3?24,8~24中共有17种结果,而8行8列加上对角线共有18个和,根据抽屉原理,必有两和是相同的,所以此题不能满足要求.
【巩固】 在8?8的方格纸中,每个方格纸内可以填上1?4四个自然数中的任意一个,填满后对每个2?2“田”字形内的四个数字求和,在这些和中,相同的和至少有几个?
【解析】 先计算出在8?8的方格中,共有2?2“田”字形:7?7?49(个),在1?4中任取4个数(可以重
复)的和可以是4?16中之一,共13种可能,根据抽屉原理:49?13?3?10,至少有3?1?4个“田”字形内的数字和是相同的. 【巩固】 用数字1,2,3,4,5,6填满一个6?6的方格表,如右图所示,每个小方格只填其中一个数字,
将每个2?2正方格内的四个数字的和称为这个2?2正方格的“标示数”.问:能否给出一种填法,使得任意两个“标示数”均不相同?如果能,请举出一例;如果不能,请说明理由.
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【解析】 先计算出每个2?2正方格内的四个数字的和最小为4,最大为24,从4到24共有21个不同的值,
即有21个“抽屉”;再找出在6?6的方格表最多有:5?5?25(个)2?2正方格的“标示数”,即有25个“苹果”.25?21?1?4,根据抽屉原理,必有两个“标示数”相同.
【巩固】 能否在10行10列的方格表的每个空格中分别填上1,2,3这三个数之一,使得大正方形的每
行、每列及对角线上的10个数字之和互不相同?对你的结论加以说明.
【解析】 大正方形的每行、每列及对角线上的10个数字之和最小是10,最大是30.因为从10到30之间
只有21个互不相同的整数值,把这21个互不相同的数值看作21个“抽屉”,而10行、10列及两条对角线上的数字和共有22个整数值,这样元素的个数比抽屉的个数多1个,根据抽屉原理可知,至少有两个和同属于一个抽屉,故要使大正方形的每行、每列及对角线上的10个数字之和互不相同是不可能的.
【例 40】 (南京市第三届“兴趣杯”少年数学邀请赛决赛C卷第12题)如下图① ,A、B、C、D四
只小盘拼成一个环形,每只小盘中放若干糖果,每次可取出1只、或3只、或4只盘中的全部
糖果,也可取出2只相邻盘中的全部糖果.要使1至13粒糖果全能取到,四只盘中应各有 粒糖果.把各只盘中糖果的粒数填在下图②中.
A
B
D
C
图① 图②
【解析】 有两种方法(填出一种即可),如下图
2
113
4
67
2
【巩固】 (南京市第三届“兴趣杯”少年数学邀请赛决赛D卷第12题)如右图A、B、C、D四只小盘
拼成一个环形,每只小盘中放若干糖果.每次可取出1只、或3只、或4只盘中的全部糖果,也
可取出2只相邻盘中的全部糖果.这样取出的糖果数最多有几种?请说明理由.
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A
B
D
C
【解析】 最多为13种.因为取1只盘子有4种取法;取3只盘子(即有1种盘子不取),也有四种取法;取4
只盘子只有1只取法;取两只相邻的盘子,在第1只取定后,(依顺时针方向),第2只也就确定了,所以也有4种取法.共有3?4?1?13种取法.满足13种取法的糖果放法可以有无数多种.例题的解表明糖果数可以为1~13这13种.
【例 41】 如右图,分别标有数字1,2,?,8的滚珠两组,放在内外两个圆环上,开始时相对的滚珠所标的数
字都不相同.当两个圆环按不同方向转动时,必有某一时刻,内外两环中至少有两对数字相同的滚珠相对.
【分析】 内外两个圆环对转可以看成一个静止,只有一个环转动,一个环转动一周后,每个滚珠都会有一
次与标有相同数字的滚珠相对的局面出现,那么这种局面共要出现8次.将这8次局面看成8个苹果,注意到一环每转动45?角就有一次滚珠相对的局面出现,转动一周共有8次滚珠相对的局面,而最初相对滚珠所标数字都不相同,所以相对的滚珠所标的数字相同的情况只出现在以后的7次转动中,将7次转动看做7个抽屉,根据抽屉原理至少有2次数字相对的局面出现在同一次转动中即必有某一时刻,内外两环中至少有两对数字相同的滚珠相对.
【巩固】 8位小朋友围着一张圆桌坐下,在每位小朋友面前都放着一张纸条,上面分别写着这8位小朋友
的名字.开始时,每位小朋友发现自己面前所对的纸条上写的都不是自己的名字,请证明:经过适当转动圆桌,一定能使至少两位小朋友恰好对准自己的名字.
【解析】 沿顺时针方向转动圆桌,每次转动一格,使每位小朋友恰好对准桌面上的字条,经过8次转动后,
桌面又回到原来的位置.在这个转动的过程中,每位小朋友恰好对准桌面上写有自己名字的字条一次,我们把每位小朋友与自己名字相对的情况看作“苹果”,共有8只“苹果”.另一方面,由于开始时每个小朋友都不与自己名字相对,所以小朋友与自己名字相对的情况只发生在7次转动中,这样7次转动(即7个“抽屉”)将产生8位小朋友对准自己名字的情况,由抽屉原理可知,至少在某一次转动后,有两个或两个以上的小朋友对准自己的名字.
【例 42】 时钟的表盘上按标准的方式标着1,2,3,?,11,12这12个数,在其上任意做n个120°的
扇形,每一个都恰好覆盖4个数,每两个覆盖的数不全相同.如果从这任做的n个扇形中总能恰好取出3个覆盖整个钟面的全部12个数,求n的最小值.
111098765121234【解析】 (1)当n?8时,有可能不能覆盖12个数,比如每块扇形错开1个数摆放,盖住的数分别是:(12,
1,2,3);(1,2,3,4);(2,3,4,5);(3,4,5,6);(4,5,6,7);(5,6,7,8);(6,
7,8,9);(7,8,9,10),都没盖住11,其中的3个扇形当然也不可能盖住全部12个数.
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