7-7_容斥原理.doc(2)

2018-11-17 20:44

【解析】 不妨用下图来表示:

线段AB表示全班人数,线段AC表示做完语文作业的人数,线段DB表示做完数学作业的人数,重

叠部分DC则表示语文、数学都做完的人数.

根据题意,做完语文作业的有37人,即AC?37.做完数学作业的有42人,即DB?42.

AC?DB?37?42?79(人) ???? ① AB?48(人) ???? ②

①式减②式,就有DC?79?48?31(人)

所以,数学、语文作业都做完的有31人.

【巩固】 四年级科技活动组共有63人.在一次剪贴汽车模型和装配飞机模型的定时科技活动比赛中,老师

到时清点发现:剪贴好一辆汽车模型的同学有42人,装配好一架飞机模型的同学有34人.每个同学都至少完成了一项活动.问:同时完成这两项活动的同学有多少人?

【解析】 因42?34?76,76?63,所以必有人同时完成了这两项活动.由于每个同学都至少完成了一项活动,

根据包含排除法知,42?34?(完成了两项活动的人数)?全组人数,即76?(完成了两项活动的人数)?63.

由减法运算法则知,完成两项活动的人数为76?63?13(人).也可画图分析.

【巩固】 科技活动小组有55人.在一次制作飞机模型和制作舰艇模型的定时科技活动比赛中,老师到时清

点发现:制作好一架飞机模型的同学有40人,制作好一艘舰艇的同学有32人.每个同学都至少完成了一项制作.问两项制作都完成的同学有多少人?

ACB

【解析】 因为40?32?72,72?55,所以必有人两项制作都完成了.由于每个同学都至少完成了一项制作,

根据包含排除法可知:全组人数?40?32?完成了两项制作的人数,即55?72?完成了两项制作的人数.所以,完成了两项制作的人数为:72?55?17(人).

11【例 10】 一次数学测验,甲答错题目总数的,乙答错3道题,两人都答错的题目是题目总数的.求甲、

46乙都答对的题目数.

7-7.容斥原理.题库 教师版 page 6 of 20

n?a?c?(1)?4?【解析】 (法一)设共有n道题.由右图知d即为所求,并有关系式?c?b?3(2)

?n?c?(3)6?n, 6由于b是非负整数,所以n=12,由此求出c=2,b=1,a=1.又由a+b+c+d=n,得到d=n-(a+b+c)=8 (法二)显然两人都答错的题目不多于3道,所以题目总数只可能是6、12、18,其中只有12,能使甲答错题目总数是整数.

由①③知,n是4和6的公倍数,即12的倍数.将③代入②,有b?3?

【例 11】 小赵、小钱、小孙、小李、小周、小吴、小郑、小王,这8名同学站成一排.其中小孙和小周不

能相邻,小钱和小吴也不能相邻,小李必须在小郑和小王之间(可相邻也可不相邻).则不同的排列方法共有________种.

【解析】 8名同学站成一排,所有的排法共有8!?40320种,其中小孙和小周相邻的排法,根据“捆绑法”有

2?7!?10080种,小钱和小吴相邻的也有10080种,这两对都相邻的有 2?2?6!?2880 种.根据容斥原理,符合前两个条件的排法有

40320?2?10080?2880?23040 种.在这23040种排法里面,小李、小郑、小王3个人的排列中每

11个人在中间的可能性都相等,所以小李在小郑和小王之间的排法占其中的,即有23040??768033种.

模块二、三量重叠问题

【例 12】 某班学生手中分别拿红、黄、蓝三种颜色的小旗,已知手中有红旗的共有34人,手中有黄旗的共

有26人,手中有蓝旗的共有18人.其中手中有红、黄、蓝三种小旗的有6人.而手中只有红、黄两种小旗的有9人,手中只有黄、蓝两种小旗的有4人,手中只有红、蓝两种小旗的有3人,那么这个班共有多少人?

ACB

【解析】 如图,用A圆表示手中有红旗的,B圆表示手中有黄旗的,C圆表示手中有蓝旗的.如果用手中有

红旗的、有黄旗的与有蓝旗的相加,发现手中只有红、黄两种小旗的各重复计算了一次,应减去,

(34?26?18)(?9?4?3)? 手中有三种颜色小旗的重复计算了二次,也应减去,那么,全班人数为:

6?2?50(人).

【巩固】 某班有42人,其中26人爱打篮球,17人爱打排球,19人爱踢足球,9人既爱打篮球又爱踢足球,4人既爱打排球又爱踢足球,没有一个人三种球都爱好,也没有一个人三种球都不爱好.问:既爱打篮球又爱打排球的有几人?

【解析】 由于全班42人没有一个人三种球都不爱好,所以全班至少爱好一种球的有42人.根据包含排除法,

?0,得到既爱打篮球又爱打排球的人数42?(26?17?19)(?9?4?既爱打篮球又爱打排球的人数)为:49?42?7(人).

7-7.容斥原理.题库 教师版 page 7 of 20

【例 13】 四年级一班有46名学生参加3项课外活动.其中有24人参加了数学小组,20人参加了语文小组,

参加文艺小组的人数是既参加数学小组也参加文艺小组人数的3.5倍,又是3项活动都参加人数的7倍,既参加文艺小组也参加语文小组的人数相当于3项都参加的人数的2倍,既参加数学小组又参加语文小组的有10人.求参加文艺小组的人数..

【解析】 设参加数学小组的学生组成集合A,参加语文小组的学生组成集合B,参加文艺小组的学生组成集合

G.三者都参加的学生有z人.有A?B?C=46,A=24,B=20,C=3.5,A?C=7A?B?C,

B?C=2A?B?C,A?B=10.

因为A?B?C?A?B?C?A?B?A?C?B?C?A?B?C, 所以46=24+20+7x-10-2x-2x+x,解得x=3,

即三者的都参加的有3人.那么参加文艺小组的有3?7=21人.

【巩固】 五年级三班学生参加课外兴趣小组,每人至少参加一项.其中有25人参加自然兴趣小组,35

人参加美术兴趣小组,27人参加语文兴趣小组,参加语文同时又参加美术兴趣小组的有12人,参加自然同时又参加美术兴趣小组的有8人,参加自然同时又参加语文兴趣小组的有9人,语文、美术、自然3科兴趣小组都参加的有4人.求这个班的学生人数.

【解析】 设参加自然兴趣小组的人组成集合A,参加美术兴趣小组的人组成集合日,参加语文兴趣小组的人

组成集合C. A=25,B=35,C=27,B?C=12,A?B =8,A?C=9, A?B?C=4.

A?B?C=A?B?C?A?B?A?C?B?C?A?B?C.

所以,这个班中至少参加一项活动的人有25+35+27-12-8-9+4=62,而这个班每人至少参加一项.即这个班有62人.

【解析】 光明小学组织棋类比赛,分成围棋、中国象棋和国际象棋三个组进行,参加围棋比赛的有42人,参

加中国象棋比赛的有55人,参加国际象棋比赛的有33人,同时参加了围棋和中国象棋比赛的有18人,同时参加了围棋和国际象棋比赛的有10人,同时参加了中国象棋和国际象棋比赛的有9人,其中三种棋赛都参加的有5人,问参加棋类比赛的共有多少人?

【解析】 根据包含排除法,先把参加围棋比赛的42人,参加中国象棋比赛的55人与参加国际象棋比赛的33人

加起来,共是42?55?33?130人.把重复加一遍同时参加围棋和中国象棋的18人,同时参加围棋和国际象棋的10人与同时参加中国象棋和国际象棋的9人减去,但是,同时参加了三种棋赛的5人

被加了3次,又被减了3次,其实并未计算在内,应当补上,实际上参加棋类比赛的共有:130?(18?10?9)?5?98(人).

或者根据学过的公式:A?B?C?A?B?C?A?B?B?C?A?C?A?B?C,参加棋类比赛的总人数为:42?55?33?18?10?9?5?98(人).

【例 14】 (2008年西城实验考题)新年联欢会上,共有90人参加了跳舞、合唱、演奏三种节目的演出.如果

7-7.容斥原理.题库 教师版 page 8 of 20

只参加跳舞的人数三倍于只参加合唱的人数;同时参加三种节目的人比只参加合唱的人少7人;只参加演奏的比同时参加演奏、跳舞但没有参加合唱的人多4人;50人没有参加演奏;10人同时参加了跳舞和合唱但没有参加演奏;40人参加了合唱;那么,同时参加了演奏、合唱但没有参加跳舞的有________人.

【解析】 设只参加合唱的有x人,那么只参加跳舞的人数为3x,由50人没有参加演奏、10人同时参加了跳

舞和合唱但没有参加演奏,得到只参加合唱的和只参加跳舞的人数和为50?10?40人,即x?3x?40,得x?10,所以只参加合唱的有10人,那么只参加跳舞的人数为30人,又由“同时参加三种节目的人比只参加合唱的人少7人”,得到同时参加三项的有3人,所以参加了合唱的人中“同时参加了演奏、合唱但没有参加跳舞的”有:40?10?10?3?17人.

【巩固】 五年级三班有46名学生参加三项课外活动,其中24人参加了绘画小组,20人参加了合唱小

组,参加朗诵小组的人数是既参加绘画小组又参加朗诵小组人数的3.5倍,又是三项活动都参加人数的7倍,既参加朗诵小组又参加合唱小组的人数相当于三项都参加人数的2倍,既参加绘画小组又参加合唱小组的有10人,求参加朗诵小组的人数.

【解析】 设三项都参加的人数有X人,则参加朗诵小组的人数为7X人,参加绘画小组又参加朗诵小组的人数

为2X人,参加朗诵小组又参加合唱小组的人数为2X人,于是有46=(24+20+7X-2X-2X-10+X),解得X=3,所以参加朗诵小组的人数为21人.

【巩固】 六年级100名同学,每人至少爱好体育、文艺和科学三项中的一项.其中,爱好体育的55人,爱

好文艺的56人,爱好科学的51人,三项都爱好的15人,只爱好体育和科学的4人,只爱好体育和文艺的17人.问:有多少人只爱好科学和文艺两项?只爱好体育的有多少人?

【解析】 只是A类和B类的元素个数,有别于容斥原理Ⅱ中的既是A类又是B类的元数个数.依题意,画图

如下.设只爱好科学和文艺两项的有x人.由容斥原理,列方程得 55?56?51?(17?15)(?4?15)(?x?15)?15?100 即 55?56?51?17?4?x?15?2?100

111?x?100

x?11

只爱好体育的有:55?17?15?4?19(人).

【例 15】 在某个风和日丽的日子,10个同学相约去野餐,每个人都带了吃的,其中6个人带了汉堡,6个人

带了鸡腿,4个人带了芝士蛋糕,有3个人既带了汉堡又带了鸡腿,1个人既带了鸡腿又带了芝士

蛋糕.2个人既带了汉堡又带了芝土蛋糕.问: ⑴ 三种都带了的有几人? ⑵ 只带了一种的有几个?

ABC

【解析】 如图,用A圆表示带汉堡的人,B圆表示带鸡腿的人,C圆表示带芝士蛋糕的人.

(带汉堡的人数?带鸡腿的人数?带芝士蛋糕的人数)(?带汉堡、鸡⑴ 根据包含排除法,总人数??三种都带了的人数,即腿的人数?带汉堡、芝士蛋糕的人数?带鸡腿、芝士蛋糕的人数)10?(6?6?4)(?3?2?)1?三种都带了的人数,得三种都带了的人数为:10?10?0(人).

(3?2?1)?4(人).只带了一种⑵ 求只带一种的人数,只需从10人中减去带了两种的人数,即10?的有4人.

7-7.容斥原理.题库 教师版 page 9 of 20

【巩固】 盛夏的一天,有10个同学去冷饮店,向服务员交了一份需要冷饮的统计表:要可乐、雪碧、橙汁的

各有5人;可乐、雪碧都要的有3人;可乐、橙汁都要的有2人;雪碧、橙汁都要的有2人;三样都要的只有1人,证明其中一定有1人这三种饮料都没有要.

【解析】 根据根据包含排除法,至少要了一种饮料的人数?(要可乐的人数?要雪碧的人数?要橙汁的人

数)?(要可乐、雪碧的人数?要可乐、橙汁的人数?要雪碧、橙汁的人数)?三种都要的人数,即至

(5?5?5)(?3?2?2)?1?9(人).10?9?1(人),所以其中有1人这三种少要了一种饮料的人数为:

饮料都没有要.

【例 16】 全班有25个学生,其中17人会骑自行车,13人会游泳,8人会滑冰,这三个运动项目没有人全会,

至少会这三项运动之一的学生数学成绩都及格了,但又都不是优秀.若全班有6个人数学不及格,那么,

⑴ 数学成绩优秀的有几个学生? ⑵ 有几个人既会游泳,又会滑冰?

【解析】 ⑴ 有6个数学不及格,那么及格的有:25?6?19(人),即最多不会超过19人会这三项运动之一.而

(17?13?8)?2?19(人)至少会这三项运动之一.又因为没人全会这三项运动,那么,最少也会有:于

是,至少会三项运动之一的只能是19人,而这19人又不是优秀,说明全班25人中除了19人外,剩下的6名不及格,所以没有数学成绩优秀的.

⑵ 上面分析可知,及格的19人中,每人都会两项运动:会骑车的一定有一部分会游泳,一部分会滑

冰;会游泳的人中若不会骑车就一定会滑冰,而会滑冰的人中若不会骑车就一定会游泳,但既会游泳又会滑冰的人一定不会骑自行车.所以,全班有19?17?2(人)既会游泳又会滑冰.

【巩固】 五年级一班共有36人,每人参加一个兴趣小组,共有A、B、C、D、E五个小组,若参加A组

的有15人,参加B组的人数仅次于A组,参加C组、D组的人数相同,参加E组的人数最少,只有4人.那么,参加B组的有_______人.

【解析】 参加B,C,D三组的总人数是36?15?4?17(人),C,D每组至少5人,当C,D每组6 人时,

B组为5人,不符合题意,所以参加B组的有17?5?5?7(人).

【例 17】 五一班有28位同学,每人至少参加数学、语文、自然课外小组中的一个.其中仅参加数学与语文

小组的人数等于仅参加数学小组的人数,没有同学仅参加语文或仅参加自然小组,恰有6个同学参加数学与自然小组但不参加语文小组,仅参加语文与自然小组的人数是3个小组全参加的人数的5倍,并且知道3个小组全参加的人数是一个不为0的偶数,那么仅参加数学和语文小组的人有多少人?

【解析】 参加3个小组的人数是一个不为0的偶数,如果该数大于或等于4,那么仅参加语文与自然小

组的人数则大于等于20,而仅参加数学与自然小组的人有6个,这样至少应有30人,与题意矛盾,所以参加3个小组的人数为2.仅参加语文与自然小组的人数为10,于是仅参加语文与自然、仅参加数学与自然和参加3个小组的人数一共是18人,剩下的10人是仅参加数学与语文以及仅参加数学的.由于这两个人数相等,所以仅参加数学和语文小组的有5人.

【例 18】 在一个自助果园里,只摘山莓者两倍于只摘李子者;摘了草莓、山莓和李子的人数比只摘李子的

人数多3个;只摘草莓者比摘了山莓和草莓但没有摘李子者多4人;50个人没有摘草莓;11个人摘了山莓和李子但没有摘草莓;总共有60人摘了李子.如果参与采摘水果的总人数是100,你能回答下列问题吗?

① 有 人摘了山莓;

② 有 人同时摘了三种水果; ③ 有 人只摘了山莓;

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