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第10讲 容斥原理(二)
上一讲我们已经初步研究了简单的容斥原理,今天我们继续研究较复杂的容斥问题。
例1 五年级一班有45名同学,每人都积极报名参加暑假体育训练班,其中报足球班的有25人,报篮球班的有20人,报游泳班的有30人,足球、篮球都报者有10人,足球、游泳都报者有10人,足球、篮球都报者有12人。请问:三项都报的有多少人?
分析:由于问题比较复杂,我们把它简化成下图.要计算阴影部分的面积,我们记A∩B为圆A与圆B公共部分的面积,B∩C为圆B与圆C公共部分的面积,A∩C表示圆A与圆C的公共部分的面积,x为阴影部分的面积则图形盖住的面积为:A+B+C-A∩B-B∩C-A∩C+X。请同学们注意:阴影部分的面积先加了3次,然后又被减了3次,最后又加了1次。
解答:设三项都报的有x人,由容斥原理有
30+25+20-10-10-12+x=45
解得 x=2。
答:三项都报名的有2人。
说明:在“A+B+C-A∩B-B∩C-A∩C+X”式中,A,B,C,A∩B,B∩C,A∩C,x和总量这8个数中,只要知道了7个数,就可通过列方程求出第8个数。
例2 从1至1000这1000个自然数中,不能被3、5、7中任何一个自然数整除的数一共有多少个?
分析:第一步先求出:能被3、5、7中任何一个自然数整除的数一共有多少个?第二步再求出:不能被3、5、7中任何一个自然数整除的数一共有多少个?能被3整除的自然数的个数+能被5整除的自然数的个数+能被7整除的自然数的个数-(既能被3整除又能被5整除的自然数的个数+既能被3整除又能被7整除的自然数的个数+既能被5整除又能被7整除的自然数的个数)+能同时被3、5、7整除的自然数的个数=能被3、5、7中任何一个自然数整除的数的个数。
解答:能被3整除的自然数有多少个?
1000÷3=333……1 有333个。
能被5整除的自然数有多少个?
1000÷5=200 有200个。
能被7整除的自然数有多少个?
1000÷7=142……6 有142个。
既能被3整除又能被5整除的自然数有多少个?
1000÷15=66……10 有66个。
既能被3整除又能被7整除的自然数有多少个?
1000÷21=47……13 有47个。
既能被5整除又能被7整除的自然数有多少个?
1000÷