组合数学习题解答(8)

2019-04-21 14:04

5.设有三个7位的二进制数:a1a2a3a4a5a6a7,b1b2b3b4b5b6b7, c1c2c3c4c5c6c7.试证存在 整数i和j,1≤i≤j≤7,使得下列之一必定成立:ai=aj=bi=bj, ai=aj=ci=cj,ai=aj=ci=cj.

证: 显然,每列中必有两数字相同,共有种模式, 有0或1两种选择.故共有·2

种选择.·2=6.现有7列, .即必有2列在相同的两行选择相同的数字,即有

一矩形,四角的数字相等.

6. 在边长为1的正方形内任取5个点试证其中至少有两点,其间距离小于

证: 把1×1正方形分成四个(1/2)×(1/2)的正方形. 如上图.则这5点中必有两点落在同一个

小正方形内.而小正方 形内的任两点的距离都小于.

7.在边长为1的等边三角形内任取5个点试证其中至少有两点,期间距离小于1/2.

证:

把边长为1的三角形分成四个边长为1/2的三角形,如上图:则这5点中必有两点落在 同一个小三角形中.小三角形中任意两点间的距离都小于1/2.

8. 任取11个整数,求证其中至少有两个数它们的差是10的倍数。

证:整数的个位数的可能取值为0,1,?,9.共10种可能.11个整数中必有 2个数的个位数相同,即这两个数之差能被10整除.

9. 把从1到326的326个整数任意分为5个部分,试证其中有一部分至少有一个数是某两个数之和, 或是另一个数的两倍。

证: 用反证法。设存在划分 P1∪P2∪P3∪P4∪P5=[1,326], Pi中没有数是两数之

差.

,则有一Pi中至少有66个数, A={ a1 ,?,a66} ,a1<a2<···<a66 , 以

下按书上174页的例题证明可得.

10. A、B、C三种材料用作产品I、II、III的原料,但要求I禁止用B、C作原料,II不能用B作原料, III不允许用A作原料,问有多少种安排方案?(假定每种材料只做一种产品的原料) 解:按题意可得如下的带禁区的棋盘,其中有阴影的表示禁区.

棋盘多项式为: R(

)=R(

)R(

)

=(1+x)(1+3x+x2 ) =1+4x+4x + x 3

故方案数=3!-4·2!+4 ·1!-1 ·0!=1

11. n个球放到m个盒子中去,n<(m/2)(m-1),试证其中必有两个盒子有相同的球数。 解:设m个盒子的球的个数是a1,?,am, 各不相等,且有0≤a1<a2<···<am.则有 a2≥1、am≥m-1,故

≥1+2+?+m-1=(m/2)(m-1) , 与n<(m/2)(m-1)相矛盾! 所以必有两个盒子的球数相等.

12. n各单位各派两名代表去出席一会议。2n位代表围一圆桌坐下。试问: (1)各单位代表并排坐着的方案是多少? (2)各单位的两人互不相邻的方案数又是多少?

解:

13. 一书架有m层,分别放置m类不同种类的书,每层n册。先将书架上的图书全部取出清理。清理过程要求不打乱所有的类别。试问:

(1)m类书全不在各自原来层次上的方案数有多少? (2)每层的n本书都不在原来位置上的方案数等于多少?

(3)m层书都不在原来层次,每层n本书也不在原来位置上的方案数又有多少?

解:

14.m+1行同色的矩形。

列的格子同m种颜色着色,每格着一种颜色,其中必有一个4角

证 每列有(m+1)行,只有m种颜色,故一列中必有两格同色.同色的2个格子的行 号有

种取法.有m种色,故有m 种同色模式,现有m +1列,必有两列的同色模

式相同.即由这两列的对应行上有 4个格子同色,正好是一个矩形的4个角上的格子.得证. 15. 两名教师分别对6名学生同时进行两门课程的面试(每名教师各管一门课程)每名学生每门面试的时间都是半个小时,共有多少不同的面试顺序? 解 第一门课的顺序有6!种;

第二门课的顺序有: D6=6! ( (1/2!)-(1/3!)+(1/4!)-(1/5!)+(1/6!) )=265; 故总顺序有6!×265种.

16.在平面直角坐标系中至少任去多少个整点(两个坐标系都是整数)才能保证其中存在3个构成三角形(包含3点在一条直线上)的面积是整数(可以为0).

解 任一点的坐标(a , b)只有如下4种可能:(奇数,偶数)、(奇数,奇数)、 (偶数,奇数)、(偶数,偶数)。因而5个点中必有两个点模2的格式一样.设 2|(x1-x2),2|(y1-y2)即x1-x2=2k , y1-y2=2l,则三角形面积

是整数.

17. 在平面直角坐标系中至少任去多少个整点才能保证存在3个点构成的三角形的重心是整点?

解 设(x,y)是整点,每个分量模3后有 如下表的结果:

若有3个点模3后的结果落在上表中的同 一格中,则这3个点的重心是整点. 若有3点占满一行,则3点重心是整点; 有3点占满一列,则3点重心是整点; 若存在一组均匀分布,则有3点重心是整点.

由上表可知,若只有8个点,也不能保证有3点的重心是整点.(因为若每个格子都有 2点,则只占有4个格子,无法保证上面的要求)

下面假设存在9个点,其中任3点的 重心都不是整点.则这9个点,至少占有=5个

格子(因 为每格中最多有2个点,否则有3个点的重 心为整点),每行最多有2格,又=3,

所以每行都有点. 同理,每列都有点. 不妨设第一行2点,第二行2点,第三行1点 前2 行有两种模式:

这样第三行的点无论在哪一列都构成占满一列或构成一组均匀分布.满足前面说的 三点重心是整点的情况.

故 9个点能保证其中存在3个点的重心是 整点.


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