「每日一题」六年级鸽巢问题——最不利原则解决抽取扑克牌问题
六年级下册第五单元《数学广角——鸽巢问题》是比较难理解的一个单元,很多小可爱在听完这个单元的课后,都跟甜甜老师抱怨,鸽巢问题根本听不懂、不明白,一副扑克牌玩法,尤其是抽扑克牌、抽袜子手套等问题,简直一头雾水。
鸽巢问题又称为抽屉问题,有2个基本原理,这个相对来说比较好理解。另一种提醒需要我们根据最不利原则进行反向推理,相对来说理解难度较大。我们就来详尽分析一下最不利原则在实际解题过程中怎么运用。
鸽巢原理 单元梳理
什么是最不利原则
最不利原则也就是从最倒霉的情况、差一点点就满足要求的情况出发,进行推理。
咱们以一个简单的故事来理解:
笼子里有3只兔子,每只兔子要吃5个胡萝卜才能吃饱。投喂的时候,胡萝卜放进笼中,每只兔子都有可能吃到,如果要保证至少喂饱一只兔子,至少要投放几个胡萝卜。
扑克牌是西方传入我国,一副扑克牌共有54张牌,其中52张正牌,一张大王,一张小王。52张正牌分为黑桃、红桃、梅花、方块各是13张。13张由1至10张各色数牌,还有JQK3张各色牌组成,再加上大王和小王,就是一副全牌。
理解过程:投喂过程中每只兔子都可以随意吃胡萝卜,也就是说,如果投喂5个胡萝卜,并不能保证这5个胡萝卜都被同一只兔子吃掉从而喂饱它。
一副扑克牌共有54张牌。一副扑克牌一般分为4种花色加上大小王各1张。花色分为梅花、方片、红桃以及黑桃各13张牌,分别为A、2,3,4,5,6,7,8,9,10,J,Q,K。如若是一副新的扑克牌有55张的,多出
这时咱们就需要从最不利的、最倒霉的情况开始分析,我们每次放进去的胡萝卜,如果都被同一只兔子吃掉了,那对我们是有利的,很快就能喂饱这一只兔子。那么不利的情况就是,我们每次放进去的胡萝卜,都被3只兔子平均分吃掉了,直到每只兔子都吃到了4个胡萝卜的时候,我们一共放了3×4=12个胡萝卜。这时只要再放1个胡萝卜,不管这个胡萝卜被哪只兔子吃掉了,都能保证它一定吃够了5个。所以这个问题的答案就是,至少投放12+1=13个胡萝卜,就一定能保证喂饱其中一只兔子。
这个过程中,我们优先去考虑“怎么保证至少喂饱1只兔子”,也就是通过从最不利的情况,每只兔子都有均等的机会平均吃胡萝卜,直到每只兔子都只差1个胡萝卜就吃饱的时候,再投喂1个胡萝卜即可满足要求。满足题目的要求之后,再考虑“最少需要投喂几个胡萝卜”,也就是12+=13个。
最不利原则的运用
一副扑克牌共有54张牌,其中52张是正牌,另2张是副牌分别为大王和小王。52张正牌又均分为13张一组,并以黑桃、红桃、梅花、方块四种花色表示各组。每组花色的牌包括从1-10,1通常表示为A,以及J、Q、K标示的
【例题】:一副扑克牌共有54张,包括大王、小王各1张,红桃、黑桃、方片、梅花四种花色各13张,这13张分别对应13个点数:A、2、3、4……J、Q、K。那么请问:
(1)至少抽出多少张,才能保证抽出的牌中至少有2张相同的花色?
(2)至少抽出多少张,才能保证抽出的牌中至少有2张不同的花色?
(3)至少抽出多少张,才能保证抽出的牌中至少有2张是同一点数?
(4)至少抽出多少张,才能保证抽出的牌中至少有2张是红桃?
(5)至少抽出多少张,才能保证抽出的牌中4种花色都有?
【解析】
解决这类问题的关键是,从题目的要求反向推理,题目要抽相同花色,那么反过来最倒霉的情况是我偏偏抽到不同的花色,直到4种花色、2个大小王都被我抽出,那么再多抽1张就能满足条件了。
一副扑克牌共有54张牌。一副扑克牌一般分为4种花色加上大小王各1张。花色分为梅花、方片、红桃以及黑桃各13张牌,分别为A、2,3,4,5,6,7,8,9,10,J,Q,K。如若是一副新的扑克牌有55张的,多出
(4)想要保证抽出的扑克牌中至少有2张是红桃,那么最不利、最倒霉的情况就是我偏偏抽不到红桃,直到我把13张黑桃、13张方片、13张梅花以及2张大小王全都都抽出来了,这时就只剩下红桃,只要我再多抽2张,就能保证必定抽出2张红桃。所以一共要抽13×3+2+2=43张。
扑克牌一共有54张牌,分为黑桃(黑色)、红桃(红色)、梅花(黑色)、方块(红色),这四种花色,再加上大小王各1张。其中52张是正牌,另2张是副牌(大王和小王)。52张正牌又均分为13张一组,并以黑桃、红桃、梅花。
(5)想要保证抽出的扑克牌中4种花色都有,那么最不利、最倒霉的情况就是我偏偏只能抽到一个花色,直到我把其中3种花色的牌全部抽出来,2张大小王也抽出来,差一点点就满足条件,这时只剩下1种花色的牌,那么我只要多抽1张,4种花色就一定能够集齐了。也就是一共要抽13×3+2+1=42张。
总结一下思路:这几道题的思路都有一个相同的特点,就是从与题目要求相反的情况(也就是最倒霉、最不利、差一点点就能满足条件的情况)出发,把所有可能的情况都考虑到,最后再多一步,达到题目要求即可。优先满足题目要求、再去考虑“至少”要抽几张。
题目要抽相同的,那么我很倒霉,我偏偏抽到不相同的;题目要抽不同的,那么我偏偏总是抽到相同的;题目要抽红桃,那么我偏偏抽到其他花色……
思考题:
箱子里有红球15个、白球12个、黑球18个、黄球10个、蓝球9个,至少摸出多少个球,才能保证一定有11个球的颜色相同?
一副扑克牌有54张牌,其中52张是正牌,另外2张是副牌(大王和小王)。四种花色:黑桃,红桃,方块,梅花,分别代表春、夏、秋、冬。四种花色不同地区有不同称呼,法国人称“矛、心、方形、丁香叶”,德国人称“叶、心。